Come la matematica aiuta a costruire unauto?

La solita percezione oggi è che la matematica è entrata nella produzione di auto solo negli anni '80, quando la progettazione e la modellazione assistita dal computer hanno colpito la scena. Ma in realtà, ogni auto mai prodotta è stata una macchina fatta di numeri - dall'inizio alla fine.

Pianificazione del prodotto

I corpi di automobili potrebbero nascere nell'immaginazione dei progettisti, ma l'auto stesso inizia con l'analisi del mercato. Ogni macchina venduta deve inserirsi in una certa nicchia e competere con gli altri in quella nicchia, se ce ne sono. Il lavoro di un pianificatore di prodotti è quello di analizzare i dati di mercato, capire cosa sta vendendo, dove si vende e per quanto. I progettisti di prodotti devono considerare i cavalli di potenza, il peso, il risparmio di carburante e i dati dimensionali e inviare le loro specifiche ideali ai reparti di progettazione e progettazione. In un senso molto grande, quindi, è l'analisi di mercato intensa per la matematica del pianificatore del prodotto che detta quasi tutte le dimensioni critiche e le specifiche del prodotto finito.

Ingegneria dello chassis

Il lavoro principale di un ingegnere è costruire un telaio e componenti per soddisfare le specifiche del progettista del prodotto - che è un po 'più complicato di quanto sembri. La modellazione assistita dal computer ha fatto molto per gli ingegneri del telaio, che ora possono "costruire" digitalmente uno chassis in un computer e "crash test" ripetutamente usando sofisticati algoritmi di calcolo e fisica. La modellizzazione della fisica è diventata un campo della matematica e della scienza a pieno titolo, ei risultati di tale modellizzazione influenzano ogni aspetto della progettazione del telaio e dell'uso dei materiali. La geometria e la trigonometria sono elementi importantissimi del design delle sospensioni, dato che sono praticamente ovunque che un componente portante deve imbullonarsi a un altro.

Design esterno

Penseresti che il design esterno fosse un processo puramente artistico - ma è un tipo di arte mescolata pesantemente con la scienza e la matematica. Potresti aver sentito la frase, forse con disprezzo, che un'auto "sembra che sia stata progettata in una galleria del vento". Di questi tempi, i progettisti traggono spesso vantaggio dalla modellizzazione del flusso del fluido del computer, estremamente sofisticata, per capire come l'aria scorrerà intorno, sotto e persino attraverso il corpo di una macchina. Faranno delle modifiche al design dell'auto per migliorare le sue caratteristiche aerodinamiche nel computer prima di produrre un modello in scala. Anche in questo caso, come i crash-test assistiti dal computer nel reparto chassis, algoritmi e calcoli avanzati svolgono un ruolo fondamentale nel modo in cui il prodotto finito si presenta e si comporta.

Interior Design

Interior design è un'altra area in cui Potremmo pensare che l'arte e il design estetico fossero prima di tutto, ma no. Un sacco di geometrie e trigonometria vanno nella scienza dell '"ergonomia" o del layout degli interni. Il posizionamento di ogni calibro, interruttore, quadrante e lettura nel veicolo è calcolato con precisione all'interno di un certo insieme di parametri in modo che possano facilmente cadere a vista o mano per guidatori e passeggeri di determinate misurazioni. Queste misurazioni hanno anche un ruolo nel posizionamento di pilastri, supporti, cruscotti e volanti a causa degli airbag. E tutti questi elementi devono lavorare insieme per creare un layout interno che sia sicuro, conveniente, comodo e, auspicabilmente, bello.

Produzione

Dopo che tutti gli elementi di design sono stati installati, l'auto è pronta per la catena di montaggio. Con tutti i robot coinvolti nel processo di produzione di oggi, non c'è un punto in esso che non sia assolutamente dipendente dal calcolo del computer, dalla geometria, dalla trigonometria, dalla saldatura e dalla fisica dei materiali per misurare, assemblare e assemblare componenti. Con i processi di produzione odierni, tutto deve essere misurato sul nanometro, finito e adattato con precisione. Anche la matematica entra in gioco nell'analisi del flusso di lavoro, poiché i produttori sono sempre alla ricerca di modi per utilizzare in modo più efficiente il tempo dei lavoratori e dei robot . La Toyota è famosa per questo; il suo sistema "kaizen" di miglioramento continuo mediante un'analisi costante è stato a lungo uno standard di settore nella produzione.

Completamento e consegna

Una macchina non è in grado di fare con la matematica una volta costruita. Dopo la produzione, un certo numero entra nel test del prodotto o nel controllo di qualità. Alcuni vengono inviati per essere sottoposti a crash test, in cui la fisica ha l'ultima parola sulla produzione. Altri sono testati su strada su una pista di prova, dove vengono prese misure precise delle qualità acustiche della vettura, della guida, della maneggevolezza, della potenza e delle emissioni. Ci vuole matematica - un sacco di matematica - per raccogliere e mettere in relazione tutti questi risultati. Infine, un'auto deve passare attraverso un processo logistico per la consegna. Qui vengono calcolate le tabelle di tempo e distanza, i costi di consegna sono tabulati e l'auto diventa solo un altro numero di tracciamento in un vasto sistema finché non arriva finalmente sul lotto della concessionaria. Una volta lì, il proprietario prende possesso e se ne va, senza mai sapere che il suo ultimo premio è una macchina fatta di numeri dall'inizio alla fine.