Esperimenti fattoriali e piani frazionati: così la statistica governa i test in Formula 1

sabato 4 marzo 2017 · Tecnica
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Si gioca una battaglia più complessa che mai, una volta i test in pista erano illimitati, adesso la Fia malgrado la pressione della Ferrari li ha contingentati: le giornate invernali nel 2017 sono solamente otto, tante quante nel 2016, ma stavolta c’è una rivoluzione tecnica a raggio ampio e si parte da un foglio bianco.

Insomma nei test gli ingegneri devono scegliere. Cosa provare e quanto provare. La prima scrematura la fa l’esperienza: certi fattori hanno meno peso e si lasciano da parte, altre regolazioni invece vanno studiate per bene. Ma in quel sistema complesso che è una macchina di Formula 1, il numero di combinazioni di fattori (le variabili) e livelli (i loro valori) resta improponibile per tempi e costi.

Per esempio: supponendo di studiare il tempo sul giro in funzione di incidenza dell’ala anteriore, precarico della sospensione posteriore e pressione delle gomme, e supponendo che ogni fattore venga indagato su tre livelli vengono fuori 27 assetti diversi, quello che si chiama un esperimento fattoriale completo, 27 giri secchi da percorrere a parità di tutte le altre condizioni di prova.

In più, la teoria insegna che per abbattere l’errore ogni trattamento va replicato. Minimo tre volte, meglio cinque. Per cui i test diventano 81, possibilmente in ordine casuale in modo che siano indipendenti dalle deviazioni sistematiche.

A questo punto la stima sulla significatività degli effetti principali e delle interazioni è deputata alla statistica. Qui il discorso si fa più complesso, subentrano test d’ipotesi, analisi della varianza, p-value e robe del genere. Ma alla fine un ingegnere ha un quadro abbastanza esplicativo, per quanto limitato poiché i fattori sono pur sempre solamente tre.

La strada per una visione più ampia passa per i piani frazionati. Ovvero: si prendono le combinazioni di un piano multifattoriale e si fraziona lo schema. Tradotto: con lo stesso numero di prove di un piano completo si analizzano più fattori e più livelli.

Ovviamente dietro c’è una logica robusta che stabilisce quali sono le combinazioni da provare e qual è l’estensione complessiva del piano degli esperimenti. E qui entra in gioco un’altra volta la statistica: biblioteche intere di testi di riferimento, software che prendono in pasto numeri e categorie.

Resta il fatto che certe regolazioni per forza di cose devono essere applicate dentro i box, per cui richiedono tempo. Perciò Force India nel 2011 per ottimizzare il tempo e cambiare l’altezza da terra via computer senza riportare la macchina dentro il garage ricorreva alle sospensioni attive. Che ai Gran Premi sarebbero strettamente vietate. Ma nelle prove private ognuno fa quello che vuole.