In de wereld van de Formule 1, waar prestaties in milliseconden worden gemeten, is innovatie cruciaal. In de afgelopen decennia hebben F1-teams de grenzen van de technologie verlegd om zo een voorsprong op de concurrentie te creëren. Een belangrijke mijlpaal in deze zoektocht is de samenwerking tussen Scuderia Ferrari HPen Amazon Web Services (AWS), gericht op de optimalisatie van het assemblageproces in de Formule 1, op basis van datagestuurde productie.
Als onderdeel van dit partnership hebben AWS en Scuderia Ferrari HP data over productieprocessen naar de cloud gemigreerd. Dit omvatte enorme datavolumes die worden gegenereerd tijdens de voorbereiding en assemblage van individuele powerunits van F1-racewagens. Door de inzet van machine learning via Amazon SageMaker AI, bouwde het team een geavanceerde processing-pipeline bovenop een nieuw gecreëerd data lake. Dit maakt het mogelijk op detailniveau analyses te verrichten en resultaten te correleren met historische data, zodat de analysecapaciteit is toegenomen. Het team kan nu minstens vier keer de hoeveelheid data verwerken in vergelijking met handmatige methodes, terwijl in minder dan de helft van de tijd waardevolle inzichten worden gegenereerd.
De Formule 1 wordt streng gereguleerd door de Fédération Internationale de l’Automobile (FIA). Zo krijgen coureurs elk raceseizoen een vast aantal componenten toegewezen in powerunits. Dit is een vitaal onderdeel van elke F1-racewagen dat de verbrandingsmotor, twee elektromotoren en een turbocompressor omvat, evenals energieopslag, besturingselektronica en de uitlaat.
De Formule 1 is een sport waarin big data een cruciale rol spelen; tegelijkertijd kan het kleinste datapunt een team de overwinning kosten. Elke keer dat een coureur de limiet voor een onderdeel overschrijdt, worden boetes uitgedeeld. Dit dwingt teams om zeer strikt te testen en voor en tijdens het raceseizoen uiterst strategisch om te gaan met veranderingen in powerunits. Volgens de Formula One Sporting Regulations van 2024 wordt bij de eerste keer dat een extra element boven de limiet wordt gebruikt een straf van tien grid-plaatsen uitgedeeld, waardoor de kans op een podiumplaats aanzienlijk afneemt. “Powerunits zijn zeer complex van samenstelling en ons team loopt voorop door proactief zaken aan te pakken die tijdens een race problemen kunnen veroorzaken”, zegt Alessio Simi, Head Power Unit Assembly van Scuderia Ferrari HP. “De oplossing van AWS helpt om afwijkingen snel te identificeren, zodat we voorafgaand aan races en ruim op tijd aanpassingen kunnen doen.”
Powerunits die bestand zijn tegen extreme opstandigheden
In de aanloop naar het F1-seizoen van 2024 onderzocht het team manieren om engineers te helpen sneller relevante inzichten te ontlenen aan data-analyses. Omdat het raceseizoen van maart tot december loopt, hebben zij doorgaans weinig tijd om data voorafgaand aan het seizoen te analyseren en tussen races door te optimaliseren. Een sterke gegevensbasis met AWS helpt Scuderia Ferrari HP assemblages consistent te controleren en zich ervan te verzekeren dat powerunits gedurende het gehele Formule 1-seizoen bestand zijn tegen extreme omstandigheden zonder dat ingrijpende veranderingen aan onderdelen nodig zijn.
AWS creëerde in samenwerking met Scuderia Ferrari HP een data lake met Amazon Simple Storage Service (Amazon S3). Het team gebruikte vervolgens Amazon SageMaker AI om een processing pipeline te bouwen, waarbij data uit verschillende bronnen zijn geconsolideerd. Uitgebreide tests en metingen helpen bij het identificeren van zwakke punten of risico’s op slijtage. Dit stelt het team in staat problemen al tijdens het productieproces op te lossen, voordat componenten in gebruik worden genomen.
In het verleden werden data-analyses en evaluaties handmatig uitgevoerd met gegevens die afkomstig waren uit meerdere systemen. Dit maakte het lastig om de oorzaak van problemen die kunnen leiden tot storingen op langere termijn op te sporen. Zo konden zelfs de ‘kleinste’ afwijkingen – zoals bouten die te strak zijn aangedraaid – instabiliteit van de motor veroorzaken. Met driehonderd sensoren op elke raceauto en de enorme hoeveelheid data waren handmatige controles niet goed uitvoerbaar. Simi: “De deskundigheid van onze engineers is groot, maar het is ondoenlijk om hen terabytes aan data te laten analyseren.”
Zodra de gegevens zijn geconsolideerd, creëert het Scuderia Ferrari HP-team een gecentraliseerd dashboard in Amazon QuickSight. Dit stelt ingenieurs in staat om assemblageprocessen te monitoren en bijna in realtime afwijkingen te detecteren, waardoor de tijd die nodig is om inzichten te verkrijgen met de helft wordt verminderd. “Hierdoor kunnen we onmiddellijk ingrijpen in het proces, waardoor onjuiste montages of onnodig materiaalverlies worden voorkomen,” zegt Simi. Een cruciale factor is ‘drift’ – een geleidelijke, onbedoelde verandering in de prestaties van een onderdeel, zoals een afname in vermogen of brandstofefficiëntie, of een sensor die langzaam minder nauwkeurig wordt. “Door alle gegevens te clusteren in één data lake, kunnen we deze veranderingen detecteren en afwijkingen of geometrische variaties in het productieproces identificeren.”
Met de nieuwe mogelijkheden van Amazon Q in QuickSight kunnen engineers relevante inzichten gerereren en afwijkingen identificeren en dashboards maken met aanwijzingen in natuurlijke taal voor continu onderhoud en evaluatie. “Snelheid is cruciaal in deze sport. Doordat we onze data en infrastructuur dankzij AWS op orde hebben, kunnen we problemen sneller en nauwkeuriger opsporen en aanpassingen maken.”
Door geautomatiseerde gegevensverzameling en -verwerking via machine learning te laten verlopen, is het voor Scuderia Ferrari HP mogelijk om sneller inzichten te verzamelen, te analyseren en te interveniëren. Op basis van het succesvolle project voor de productie van powerunits wordt nu een vergelijkbare strategie ingezet voor andere toepassingen. “Hoewel we door regelgeving beperkt zijn in het doorvoeren van grote upgrades tijdens het raceseizoen maakt de data-architectuur de weg vrij voor toekomstige innovaties”, aldus Simi.
Team Scuderia Ferrari HP is inmiddels volop bezig met de voorbereidingen voor het F1-seizoen van 2025, dat tijdens de Grand Prix van Australië in Melbourne van start gaat. De mogelijkheid om alle test- en simulatiegegevens vast te leggen, biedt ons waardevolle inzichten. “Zo hebben we de belangrijkste verbeterpunten voor de volgende generatie powerunits geïdentificeerd en geprioriteerd. In de zeer competitieve wereld van de Formule 1 geeft dat ons een enorme voorsprong.”
Lees hier de volledige Engelstalige blog.
