In-Car Datenbereitstellung des Bauzustandes für FIS

Eine Beschreibung der Diplomarbeit von Jonas Rox.

Um der Belastung des Fahrers durch steigende Informationsbereitstellung entgegenzuwirken, sollen in zukünftigen Automobilen intelligente Fahrerinformationssysteme (FIS) eingesetzt werden. Diese benötigen unter anderem Informationen darüber, welche Komponenten sich tatsächlich im Auto befinden. Die Informationen sind am Ende der Produktion eines Autos zwar verfügbar, es gibt aber zur Zeit keine geeignete Möglichkeit, sie im jeweiligen Auto zu speichern. Um dies zu ermöglichen, soll ein System zur Speicherung dieser Informationen entwickelt werden, welches in jedes Auto integriert werden kann.

An dieses Speichersystem werden dabei verschiedene Anforderungen gestellt. So darf der Zugriff auf die gespeicherten Daten nur von dafür autorisierten Stellen oder Systemen möglich sein. Außerdem muss eine hohe Ausfallsicherheit gewährleistet werden. Des Weiteren ist zu beachten, dass Komponenten auch nach der Produktion des Automobils noch hinzugefügt werden können. Das bedeutet, dass auch nachträgliche Änderungen der gespeicherten Informationen möglich sein müssen.

Zu Beginn der Arbeit ist eine Anforderungsanalyse durchzuführen. Des Weiteren ist im Rahmen einer Literaturrecherche zu untersuchen, welche Systeme und Ansätze es für derartige Fragestellungen schon gibt; dies soll sich durchaus auch auf andere Bereiche und Einsatzzwecke wie bspw. Gesundheitskarte erstrecken, da teils ähnliche Anforderungen gegeben sein könnten.

Es muss dann analysiert werden, welche Informationen genau in diesem System gespeichert werden sollen, wodurch eine genauere Dimensionierung des Systems möglich wird. Außerdem muss ein Format gefunden werden, in welchem die eigentlichen Informationen abgelegt werden. Dabei gilt es dazwischen abzuwägen, ein bereits existierendes Standardformat einzusetzen oder ein VW eigenes Format zu definieren. Überdies muss festgelegt werden, welche Systeme auf die Daten zugreifen dürfen und wie dieser Zugriff geregelt wird. Letztendlich muss noch eine geeignete Sicherheitsmaßnahme gefunden werden, welche ausreichende Mechanismen zur Zugriffsteuerung bereitstellt.

Im Rahmen einer prototypischen Implementierung soll gezeigt werden, dass die gewählten Ansätze tragfähig sind. Eine Evaluierung des Ansatzes und des erstellten Prototypen sollen die Leistungsfähigkeit und ggf. Begrenzungen des Systems aufzeigen.

1. Herausfinden, woher Bauzustandsinformationen genommen werden können

Untersuchung des Produktionsprozesses bei Volkswagen, mit Blick auf den Informationsfluß während der Produktion. Dabei sollen u.A. folgende Fragen beantwortet werden: Welche Systeme werden eingesetzt? Welche Informationen sind in ihnen vorhanden und wie kann auf die Informationen zugegriffen werden?
Ziel ist es zu ermitteln, welche Bauzustandsinformationen wann und wo bereits zur Verfügung stehen.
Au"serdem kann dadurch ein Überblick über den Aufbau eines Fahrzeugs gewonnen werden.

2. Erstellung eines Datenmodells zur Beschreibung des Bauzustandes

Die Information dass ein bestimmtes Bauteil in einen Fahrzeug verbaut ist, ist alleine nicht sehr hilfreich. Erst wenn sie in Beziehung zu anderen Informationen gesetzt wird, kann daraus ein Nutzen gezogen werden. Darum soll in diesem zweiten Schritt ein Datenmodell erstellt werden, aus dem hervorgeht wie verschiedene Informationen über den Bauzustand des Fahrzeuges miteinander in Beziehung stehen.
Dazu ein kleines Beispiel:
Zwischen einem Bauteil Schalter und der Funktion Radio könnte es beispielweise die Beziehung "bedient" geben. D.h, der Schalter bedient das Radio. Allgemein würde das bedeuten, es gibt eine Beziehung zwischen Bauteilen und Funktionen, wie in folgender Abbildung dargestellt.



Wie in der Abbildung zu sehen, bedient ein Bauteil mindestens eine Funktion, kann aber auch mehrere bedienen. Genauso wird eine Funktion von mindestens einem Bauteil bedient.
D.h. außer der Daten welche Bauteile und welche Funktionen in einem Auto vorhanden sind, sind nun auch Informationen darüber vorhanden, welche Funktionen von welchen Bauteilen bedient werden. Dementsprechend könnte nun beispielsweise eine Anfrage nach allen Teilen, die etwas mit der Bedienenung des Radios zu tun haben, beantwortet werden.
Des Weiteren sollen auch bestimmte Eigenschaften der einzelnen Objekte abgespeichert werden, welche dann später wieder abgefragt werden können.
In diesem Teil sollen auch Möglichkeiten zur tatsächlichen Speicherung der Daten untersucht werden, z.B. nutzen eines Datenbanksystems oder Speicherung in einer XML Datei.

3. Sicherheitsanforderungen und deren Erfüllung

In diesem Schritt soll zunächst einmal geklärt werden, welche Sicherheitsanforderungen es für die im Fahrzeug gespeicherten Daten gibt. Dabei wird zwischen lesendem Zugriff und schreibenden Zugriff zu unterscheiden sein. Der lesende Zugriff erscheint dabei wesentlich unkritischer bezüglich der Sicherheitsfragen. Lesend werden andere Systeme, Techniker in einer Werkstatt oder eventuell auch Besitzer des Fahrzeuges auf die Daten zugreifen. Da es sich, aus jetziger Sicht, bei den Daten nicht um vertrauliche Informationen handelt, wären auch keine besonderen Sicherheitsmaßnahmen zur Sicherung der Vertraulichkeit erforderlich.
Beim Schreibzugriff sieht das allerdings schon anders aus, da durch absichtliche oder versehentliche Fälschung der Informationen andere Systeme, welche diese Informationen nutzen, nicht richtig funktionieren würden. Das bedeutet, es muss gewährleistet werden, dass nur autorisierte Personen die Daten verändern dürfen. Dies könnte Beispielsweise ein Techniker einer VW-Werkstatt sein, der den Bauzustand updatet, nachdem durch ihn ein neues Radio eingebaut wurde.

4. Prototypische Implementierung

Zu Schluss soll einen prototypische Implementierung der vorher vorgeschlagenen Maßnahmen erfolgen. Dabei soll das erstellte Datenmodell angewendet werden, um Informationen eines Radio- Navigationsgerätes, wie es im Touran verbaut ist, zu strukturieren. Diese Informationen sollen dann in einer XML Datei abgespeichert werden. Diese Datei wird dann bei Start des Programms eingelesen und die enthaltenen Informationen für andere Systeme, die darauf zugreifen dürfen, bereitgestellt. Durch geeignete Sicherheitsmaßnahmen ist den im dritten Schritt ermittelten Sicherheitsanforderungen Rechnung zu tragen.