Ideja je bila da će tehnologija automobilskih trka pre ili kasnije procuriti u svet drumskih automobila. Iako je to sigurno bio slučaj sa nekim inovacijama i izumima, to nije nužno bilo tačno u velikim razmerama.
Izazovi Formule 1 često su bili previše specifični ili su troškovi za industrijsku proizvodnju previsoki da bi se neke tehnologije uvele u proizvodna vozila.
To se, međutim, promenilo poslednjih godina. Od uvođenja potpuno hibridnih pogonskih sklopova, F1 tehnologija postala je relevantnija za drumske automobile nego što je ikada ranije bila.
Ali to važi i za druge delove automobila – posebno u svetu bitova i bajtova.
Evo pet razloga zbog kojih je sada, više nego ikad ranije, F1 na čelu tehnologije – od drumskih automobila do potrošačke elektronike, od medicinske tehnologije do pametnih gradova.
Hibridni motori – Formula 1 čini efikasnost srednjom snagom
Sa inženjerske tačke gledišta, hibridni pogonski agregati koji se koriste u Formuli 1 zaista su zapanjujući u pogledu njihove toplotne efikasnosti – drugim rečima, njihove sposobnosti da energiju goriva pretvore u koristan rad. Kada je motor sa unutrašnjim sagorevanjem razvio Nikolaus Otto 1876. godine, imao je toplotnu efikasnost od oko 17 procenata. To znači da je samo oko 17 procenata energije u gorivu pretvoreno u koristan rad.
U 2013. godini, godinu dana pre uvođenja hibridnih pogonskih agregata u Formulu 1, toplotna efikasnost prosečnog drumskog automobila dostigla je otprilike 30 odsto, što znači da je samo oko trećina benzina u automobilu korišćena za njegovo pokretanje. U leto 2017. godine osoblje Mercedes-AMG pogonskih sklopova visokih performansi u Brikvorth-u u Velikoj Britaniji upravljalo je pogonom Mercedes-Benz F1 na svom dino-u – i pokazalo je zapanjujući broj. Pogonska jedinica F1 M08 EK Power + postigla je toplotnu efikasnost od preko 50 procenata, što je čini jednim od najefikasnijih motora sa unutrašnjim sagorevanjem ikada.
Hibridne pogonske jedinice F1 nisu samo vrlo efikasne; takođe su dali značajan doprinos tehnologiji baterija. Prvi sistem za upotrebu energije korišćen je za razvojna ispitivanja 2007. godine – njegovo skladište energije težilo je 107 kilograma i postiglo je 39 odsto efikasnosti. Od tada je težina smanjena za preko 80 procenata; danas skladište energije litijum-jonske baterije ima minimalnu regulativnu težinu od 20 kg. Efikasnost je porasla za 57%, dostigavši danas 96%. U isto vreme gustina energije se udvostručila, dok se gustina snage povećala 12 puta.
Istraživanje koje je krenulo u stvaranje što efikasnijih F1 automobila ne samo da timu daje prednost na stazi, već pomaže i da drumski automobili budu efikasniji; ista učenja koja pružaju povećanje snage za trke, mogu se primeniti i na poboljšanje potrošnje goriva u okruženju na putu.
Povezivost – F1 tehnologija u vašem sledećem pametnom telefonu
Automobili Formule 1 su verovatno najpovezaniji automobili na svetu. Savremeni automobil F1 radi na visokotehnološkim senzorima i podacima koje oni prikupljaju onoliko podataka koliko se sagoreva visokotehnološkog goriva. Da bi bili konkurentni, F1 timovi obrađuju puno podataka. Automobil F1 ima stotine senzora koji beleže hiljade kanala podataka, mereći sve vrste stvari oko automobila i pogonske jedinice – od sila i pomeranja, temperature i pritiska do parametara za kontrolu pogonske jedinice i menjača, kao vozačev input.
Nekim telemetrijskim podacima može se pristupiti u realnom vremenu dok automobil putuje po stazi brzinom do 350 km/h i više; međutim, vrsta i količina podataka u realnom vremenu ograničena je kontrolnom jedinicom koja je zajednička za sve timove. Većina podataka se iz automobila prenosi inženjerima tek kada automobil uđe u boks – vrlo brzom bežičnom vezom ili takozvanom pupčanom vrpcom.
Gume su ključni faktor performansi u Formuli 1, pa je njihovo razumevanje presudno. Tokom treninga u petak, tim će na automobil ugraditi optički, infracrveni sistem za nadzor guma kako bi stekao sveobuhvatnu sliku o tome kako rade različite gume i razumeo njihove pojedinačne i trkačke performanse.
Važno je što brže izvaditi podatke o gumama sa automobila, jer će automobil biti miran u garaži ili ispred nje samo nekoliko trenutaka. U prošlosti, tim bi ili morao da žrtvuje vreme praćenja da bi preuzeo sve podatke ili su inženjeri morali da sačekaju do kraja sesije da bi pristupili podacima.
Međutim, 2017. godine tim je počeo da koristi sistem dve visokotehnološke bežične tehnologije – 5GHz 802.11ac i Multi-gigabit 802.11ad Wi-Fi tehnologiju, koja radi u milimetarskom talasu opsega od 60GHz. Primopredajom između dva načina 802.11 upravlja se automatski – pa dok automobil putuje kroz box, počinje da prenosi podatke bežično.
Kad se nađe na četiri metra od garaže, prebacuje se na brzi uzlazni link, prenoseći podatke iz automobila u garažu brzinom prenosa do 1,9Gbit u sekundi. Drugim rečima, prenos jednog gigabajta podataka trajao bi manje od pet sekundi.
Ova tehnologija ipak nije samostalni proizvod Formule 1. Qualcomm ga je razvio za potrošačko tržište i koristili su F1 kao brzu okolinu za istraživanje i razvoj, stavljajući svoj proizvod na krajnji test.
U budućnosti će slične tehnologije doći na vaš pametni telefon, omogućavajući veće brzine preuzimanja i otpremanja i pouzdaniju vezu, ili ih koriste u povezanim automobilima kako bi im omogućili komunikaciju sa spoljnim svetom.
Izazovno okruženje – testiranje tehnologije u F1
Život tipičnog serverskog reka je prilično lak. Dane provode u klimatizovanim centrima podataka u kojima se kontroliše pristup, ne brinući se zbog vrućine ili hladnoće ili čak kretanja. Međutim, to nije tačno za servere koji putuju sa timom.
Police u garaži čuvaju sve podatke o automobilima i od vitalnog su značaja – a ipak moraju da se izbore sa svim stvarima koje serveri visoke tehnologije obično ne vole. Često se pakuju i šalju širom sveta, moraju da podnesu promene temperature od tačke iznad tačke smrzavanja tokom zimskih ispitivanja do vrelih vrućina u pustinji Bahreina, od suvog vazduha Abu Dabija do vlažnosti Singapura.
Vibracije i prašina od ugljeničnih vlakana takođe su prilično česta pojava u garaži, za koje se ne zna da su prijatelji računarskog hardvera. Istovremeno, podaci na tim serverima moraju biti brzo dostupni i kodirani na licu mesta.
Dakle, u poređenju sa „redovnim“ serverom u data centru, život servera kraj staze je sasvim drugačiji – i prilično izazovan. Upravo ti izazovi čine Formulu 1 zanimljivom za visokotehnološke partnere, kao što je Pure Storage, kompanija koja gradi prateće servere. F1 nije samo izazov serverske tehnologije – to su sve vrste tehnologija – čak i one koje izgleda nemaju nikakve veze sa Formulom 1.
Nadamo se da F1 nikada neće postati autonomna trkačka serija, i za to vreme njeni trkački bolidi idealni su ispitni sloj za određene tehnologije koje su od vitalnog značaja za autonomnu vožnju.
Ogromna količina podataka koje treba lokalno obraditi na bolidu ili poslati u garažu čine bolide F1 posebno zanimljivim testnim okruženjem u tom pogledu.
Flash serveri koji su testirani u garaži tima pogodni su za postavljanje u avione i krstarice ili se mogu koristiti kao mobilni data centri na kamionima. Ali transfer tehnologije ide mnogo dalje u ne-povezana područja.
Na primer, tehnološki partneri su primenili saznanja iz saradnje sa timom na medicinske kupce. Izazov u garaži je unošenje ogromne količine podataka iz mašine – bolida – u računarske sisteme gde se podaci mogu analizirati.
Veoma sličan izazov može se naći u savremenoj bolnici i u medicinskim istraživačkim institutima, gde se velike količine podataka iz mašina kao što su sekvenceri gena ili rendgen aparati moraju preneti, a zatim i analizirati.
Digitalni inženjering i ispitivanje
Današnji timovi Formule 1 su organizacije zasnovane na podacima. Otprilike 500 gigabajta proizvedeno je na stazi tokom trkačkog vikenda samo je vrh ledenog brega. U fabrici svake nedelje proizvedemo oko pet do deset terabajta podataka! Tokom godine količina podataka proširuje se na preko 350 terabajta.
Praktično svako odeljenje u fabrici daje podatke, mnogi od njih u velikim količinama. Bilo da se radi o računarskoj dinamici fluida (CFD), računarski potpomognutom dizajnu (CAD), vazdušnim tunelima ili ispitnim uređajima – sve te tehnologije i metode ispitivanja zahtevaju mnogo podataka.
Da bismo stavili godišnjih 350 terabajta u kontekst – pdf saopštenje koje distribuiramo medijima pre svake trke bude veličine oko 150 kilobajta. Naš godišnji obim podataka iznosi nešto u poređenju sa dve milijarde PDF izdanja za medije…
Sada zamislite da biste morali da prelistate dve milijarde saopštenja za štampu, pokušavajući da pronađete taj jedan ključni podatak koji tražite. Nije baš lak zadatak – a verovatno ni puno zabavan. Zbog toga F1 timovi ulažu velika sredstva u oblasti poput analize podataka, nauke o podacima, mašinskog učenja i veštačke inteligencije. Ista vrsta tehnologija koja postaje sve važnija i u mnogim drugim industrijama zasnovanim na podacima.
Tim će, na primer, koristiti računarsku analizu sirovih podataka kako bi pokušao da uoči obrasce koji ukazuju na trendove ili kvarove na komponentama automobila. Sa porastom brzine računara, sve više podataka može da se analizira. Čak i složeni podaci – na primer slike habanja guma – danas se mogu automatski unapred analizirati pre nego što se susretne sa pažljivim okom inženjera guma.
Kako je ovo relevantno za spoljni svet? Mnoge druge oblasti koriste slične tehnologije. Bez obzira da li pokušavate da utvrdite da li će pogonski agregat Formule 1 propasti ili ce uskoro treba servisirati drumski automobil – rešenja su vrlo slična.
Oba izazova se oslanjaju na automatizovanu analizu podataka koja pokreće reakciju – bilo da se radi o radio pozivu vozaču F1 da mora da parkira automobil ili da blagovremeno zakaže sastanak u vašoj lokalnoj servisnoj radionici. A sličnosti se šire i izvan automobilske industrije. Čak se i podaci o zdravlju ljudi mogu analizirati na sličan način. Iako su problemi različiti, alati su isti.
To je razlog zašto F1 tim u Velikoj Britaniji ima niz zajedničkih projekata sa Daimlerovim istraživačkim i razvojnim grupama u Nemačkoj. Počelo je kao specifična saradnja na modeliranju suspenzije između Brackley grupe za dinamiku vozila i grupe za vožnju i upravljanje u Sindelfingenu. Iako su zahtevi za suspenzijom drumskog i trkačkog automobila veoma različiti, obe grupe su imale koristi od projekta.
Saradnja je od tada porasla i obuhvatila je mnoga područja od zajedničkog interesa, gde, iako se aplikacije prilično razlikuju između drumskih i trkačkih automobila, skupovi alata koji se razvijaju imaju mnogo toga zajedničkog. Drugo zajedničko područje je da i inženjeri F1 i inženjeri drumskih automobila sve više rade u virtuelnom svetu, koji koristi digitalni alat za dizajn, razvoj i testiranje, jer takvi njihovi izazovi i alati potrebni za postizanje rešenja mogu biti od obostrane koristi.
Četvrta industrijska revolucija – transformisanje proizvodnih tehnologija
Digitalizacija ne menja samo način na koji su F1 automobili zamišljeni i razvijeni, već i način na koji se proizvode. Dugo su proizvodnja drumskih automobila i automobila F1 bile veoma različite discipline. Dok su prve proizvedene u velikim industrijskim razmerama sa ograničenom količinom prilagođavanja, druge su proizvedene u visoko prilagođenom procesu. Troškovi proizvodnje takođe su imali ulogu.
Na primer, ugljenična vlakna nikada nisu bila jeftin materijal, ali troškovi su ograničeni ako ih koristite samo na dva automobila. Međutim, upotreba ugljeničnih vlakana u drumskom automobilu masovne proizvodnje bila je dugi niz godina preskupa, zbog čega je materijal predstavljen u F1 1980-ih, ali je u serijsku proizvodnju ušao tek mnogo godina kasnije.
Sa porastom modernih proizvodnih metoda, ovaj jaz između velike proizvodnje i visoko prilagođene proizvodnje postao je mnogo manji. Ovaj svet je usred četvrte industrijske revolucije i Formula 1 joj prednjači. Tehnološki napredak u svetu povezivanja i obrade podataka znači da savremeni proizvodni alati žive u fizičkom svetu koliko i u virtuelnom svetu. Dok su proizvodne mašine nekada bile samo dobre u automatizaciji – radeći isti zadatak iznova i iznova – savremene mašine postaju sve bolje u obavljanju različitih zadataka.
Oni mogu da grade složene oblike, koristeći brojne materijale i sposobni su da se prilagode promenama. Tehnologije poput proizvodnje slojeva aditiva znače da biste jednog dana potencijalno mogli videti mašine koje jedan dan grade automobilske komponente, a drugog dana pejsmejker.
Timovi Formule 1 su relativno male organizacije, ali prave puno različitih delova. F1 automobil je u osnovi prototip koji uvođenje novih delova vidi nedeljno, tako da timovi moraju da budu u stanju ne samo da razvijaju, već i da proizvode delove što je brže moguće. Upravo takvo iskustvo sa modernim proizvodnim metodama čini Formulu jedan zanimljivom za kompaniju poput Daimlera.
Proizvodnja drumskih automobila postaje sve složenija sa različitim modelima koji se proizvode na istoj proizvodnoj liniji i sve više izbora za kupce da individualiziraju svoje automobile. Tako je današnji svet Formule 1 savršeno okruženje za testiranje sutrašnjih metoda proizvodnje drumskih automobila u manjem obimu.
izvor: mercedesamgf1.com
Poslednje dodato:
