As competições automobilísticas são um campo onde a busca pela máxima performance é constante. As equipes dedicam-se intensamente ao desenvolvimento e aprimoramento dos veículos de competição. Nesse contexto, a utilização de KPIs na análise de dados no automobilismo desempenha um papel fundamental na validação e avaliação do desempenho dos carros e pilotos.

Os KPIs são métricas que quantificam o progresso de uma organização em relação a seus objetivos e metas. No contexto dos veículos de competição, os KPIs são utilizados para medir e monitorar aspectos-chave do desempenho dos carros e pilotos, permitindo às equipes tomarem decisões durante uma etapa, podendo até mesmo se estender para a visualização de uma temporada completa.

Este tipo de estudo é realizado por meio de um software que irá coletar as informações provenientes de um sistema de aquisição de dados e as transformará em gráficos. O engenheiro de dados está habituado a analisar as informações olhando para todos os seus valores em uma volta ou em uma sessão. Isto faz com que a análise seja em um ambiente micro. Todavia é necessário observar o macro para compreender a tendência daquela variável ao longo da sessão e/ou ao longo da etapa.

Alguns canais possuem fácil visualização de sua tendência, dentro do software de análise da dados, ao longo da sessão. Um bom exemplo disso são os canais de temperatura de água e óleo. Por mais que estes canais variem ao longo da volta, tendem aumentar nos trechos de baixa velocidade e a diminuir nas retas, há a tendência de seus valores aumentarem rapidamente no início da sessão e depois vão estabilizando até uma temperatura de equilíbrio. A imagem abaixo mostra a evolução das temperaturas ao longo de uma sessão.

Contudo, não é intuitivo pensar quais serão os seus valores de equilíbrio ao longo de todas as sessões do final de semana. É neste momento que uma ferramenta de kpi auxilia o trabalho dos engenheiros.

Quais valores devem ser utilizados nos KPI’s

Por ser uma ferramenta estatística, qualquer informação coletada pode ser utilizada como métrica para avaliar a performance do conjunto piloto-veículo. Algumas informações vêm diretamente do sistema de aquisição, como temperaturas dos fluidos, velocidade, pressão de freio, entre outras. Outros dados são extraídos de canais matemáticos como a balanço do carro, agressividade do volante, lambda em WOT (Wide Open Throttle – Acelerador em plena carga). Há a possibilidade de registrar métricas não provenientes do sistema de aquisição como medidas de temperatura ambiente e de pista, pressões dos pneus coletadas com o calibrador, parâmetros do setup do veículo, tempos de voltas e dos setores.

O KPI mais utilizado é o tempo de volta. Esse indicador é fundamental para avaliar a velocidade e eficiência do veículo, toda alteração realizada deverá diminuir este indicador para ser validade como ganho de performance.

O software ideal para elaboração do relatório

Não há um software mais correto a ser utilizado, há várias alternativas para visualizar este tipo de dados. O engenheiro deverá escolher a solução que entregue agilidade para manipulação, interface amigável e custo, alinhado ao seu nível de conhecimento na plataforma. Abaixo há uma delação de soluções utilizadas nas principais equipes de competição. Começando de soluções de baixo custo e baixo nível de experiência do usuário, até ferramenta mais completa e complexas.

Software de aquisição

Alguns softwares, como o Motec i2, possuem uma janela que já traz o KPI dentro do programa. Por não exigir nenhuma programação e por não necessitar abrir outro software, está solução torna-se rápida para visualizar uma tendência. Todavia seus recursos gráficos são limitados.

Excel

Embora seja a opção mais simples, o Microsoft Excel também pode ser utilizado para criar e calcular KPIs no motorsport. O Excel possui recursos avançados de análise de dados, fórmulas personalizadas e gráficos, permitindo que os dados sejam manipulados e visualizados de forma eficiente. Embora seja menos flexível em comparação com linguagens de programação, o Excel é amplamente acessível e utilizado por muitas equipes.

O volta a volta da corrida de Endurance foi importado para uma planilha e então foi criado o gráfico acima. Por meio da sua análise é possível validar a constância de cada piloto, degradação de pneu, voltas em Safety Car e momento das paradas nos boxes.

Power BI

O Power BI é uma evolução dos gráficos dinâmicos do Excel. Sua interface é amigável e de fácil customização dos gráficos. Entretanto, a manipulação dos dados depende de um pouco de conhecimento de programação.

A imagem acima traz um painel desenvolvido no Power BI para monitorar a temperatura e pressão do ar durante uma etapa de Endurance da Porsche Cup. As informações da roda traseira direita (RR) não estão disponíveis devido a um problema na antena da caixa de roda traseira direita, a qual recebe o sinal emitido pelo sensor TPMS da roda. No terceiro stint da corrida, destacado pelas linhas em magenta, não há sinal da roda traseira esquerda devido a ausência do sensor naquele jogo de roda em específico.

Ao comparar as temperaturas das rodas dianteiras esquerda (FL) e direita (FR) é possível concluir que sentido da pista é horário, pois as rodas esquerdas trabalham a uma temperatura maior, indicando que estas são as rodas de apoio do carro. Também se observa uma queda da temperatura e pressão durante o primeiro stint da corrida (linha verde). A diminuição é decorrente da menor geração de calor por conta de um ritmo de volta lento devido ao safety car.

Códigos de programação

A utilização de VBA, Matlab, Phyton, ou qualquer outra linguagem de programação permite a total personalização do relatório, porém elas demandam alto nível de conhecimento do usuário para explorar por completo o seu potencial.

O Python é uma linguagem de programação poderosa e popular que pode ser utilizada para criar KPIs no motorsport. Com bibliotecas especializadas, como o pandas e o NumPy, é possível manipular e analisar os dados de telemetria, calcular estatísticas e criar visualizações dos indicadores.

HH Data Manegement

O HH Data Management é um software específico para gestão de dados de telemetria em competições automobilísticas. Ele oferece recursos para importar, organizar e analisar os dados de telemetria. Além disso, o software possui ferramentas para calcular e criar KPIs personalizados com base nesses dados. O HH Data Management é utilizado pelas principais equipes internacionais para a análise de desempenho.

As demais alternativas para criação dos KPI’s dependem de exportar os dados para os softwares. Com o HH, é possível importar o log com os dados para o programa e ele procurará pelo canal para elaboração do gráfico. Na prática, ao invés de criar um canal matemático, no software de dados, que será somente utilizado no momento de gerar o relatório, o canal é criado dentro do próprio HH. Esta solução faz com o que o template do software de análise de dados fique mais leve e com menor número de canais matemáticos, tornando a sua utilização mais rápida.

Para o usuário, o nível de programação exigido é intermediário, todavia o seu custo de implementação é elevado.

Na imagem acima, temos dois gráficos que trazem as variações da pressão de óleo e dos valores da lambda para plena carga ao longo das sessões de um final de semana. No eixo Y temos os valores dos canais vitais e no eixo X foi plotado as voltas de cada sessão. Observe que o número de voltas é crescente até a barra vertical, em preto, que corta o gráfico. Esta barra define o início de uma sessão, e o seu nome pode ser visualizado na parte superior. Para este evento, ocorreu um shakedown (SD), dois treinos livres (T1 e T2), um classificatório (Q) e duas corridas (Race 1 e Race 2). Por fim, o gráfico ainda traz duas linhas como referências de valores ótimos máximo e mínimo para cada canal. É desejável, para este veículo, que a pressão de óleo trabalhe entre, aproximadamente, 4,4 a 5,2 bar. E que as lambdas estejam entre 0,81 e 0,82.

Ao trabalhar em carreiras de motorsport, é fundamental implementar os KPI’s corretamente para obter o máximo desempenho. Isto garante melhores tempos de voltas, maior confiabilidade mecânica e um rápido desenvolvimento do veículo ao longo da temporada. No curso de análise de dados há um capítulo no qual discutimos sobre os relatórios e os KPI’s. Preencha o formulário para ficar informado das novas turmas.