Prototype - Prototype

Prototypeskiltning på Boise Greenbelt , test for rust , maling -ægthed, holdbarhed osv.
Et skilt, der forklarer prototypeskiltning

En prototype er en tidlig prøve, model eller udgivelse af et produkt bygget til at teste et koncept eller en proces. Det er et begreb, der bruges i en række forskellige sammenhænge, ​​herunder semantik , design , elektronik og software programmering . En prototype bruges generelt til at evaluere et nyt design for at øge præcisionen fra systemanalytikere og brugere. Prototyping tjener til at levere specifikationer for et reelt, fungerende system frem for et teoretisk. I nogle designworkflow -modeller er oprettelse af en prototype (en proces der undertiden kaldes materialisering ) trin mellem formalisering og evaluering af en idé.

En prototype kan også betyde et typisk eksempel på noget som f.eks. I brugen af ​​afledningen ' prototypisk '. Dette er et nyttigt udtryk til at identificere objekter, adfærd og begreber, der betragtes som den accepterede norm og er analog med udtryk som stereotyper og arketyper .

De ord prototype stammer fra græsk πρωτότυπον prototypon , "primitiv form", neutral af πρωτότυπος prototypos , "original, primitiv", fra πρῶτος Protos , "første" og Typen slåfejl , "indtryk".

Typer

Prototyper udforsker forskellige aspekter af et tiltænkt design:

  • En principbeskyttet prototype tjener til at verificere nogle vigtige funktionelle aspekter af det påtænkte design, men har normalt ikke alt det endelige produkts funktionalitet.
  • En fungerende prototype repræsenterer hele eller næsten hele det færdige produkts funktionalitet.
  • En visuel prototype repræsenterer størrelsen og udseendet, men ikke funktionaliteten, af det påtænkte design. En formstudie -prototype er en foreløbig type visuel prototype, hvor de geometriske træk ved et design understreges, med mindre bekymring for farve, tekstur eller andre aspekter af det endelige udseende.
  • En prototype af en brugeroplevelse repræsenterer nok af produktets udseende og funktion, så det kan bruges til brugerundersøgelser .
  • En funktionel prototype fanger både funktion og udseende af det påtænkte design, selvom det kan være skabt med forskellige teknikker og endda anderledes skala end det endelige design.
  • En papirprototype er en trykt eller håndtegnet fremstilling af brugergrænsefladen til et softwareprodukt. Sådanne prototyper bruges sædvanligvis til tidlig test af et softwaredesign og kan være en del af en softwaregennemgang til at bekræfte designbeslutninger, før mere kostbare niveauer af designindsats bruges.

Forskelle i at skabe en prototype vs. et slutprodukt

Generelt vil oprettelsen af ​​prototyper adskille sig fra oprettelsen af ​​det endelige produkt på nogle grundlæggende måder:

  • Materiale : De materialer, der vil blive brugt i et slutprodukt, kan være dyre eller vanskelige at fremstille, så prototyper kan være fremstillet af andre materialer end slutproduktet. I nogle tilfælde er det endelige produktionsmateriale stadig under udvikling selv og endnu ikke tilgængeligt til brug i en prototype.
  • Proces : Masseproduktionsprocesser er ofte uegnede til at lave et lille antal dele, så prototyper kan laves ved hjælp af andre fremstillingsprocesser end det endelige produkt. For eksempel vil et slutprodukt, der vil blive fremstillet ved plastisk sprøjtestøbning, kræve dyrt specialværktøj, så en prototype til dette produkt kan fremstilles ved bearbejdning eller stereolitografi i stedet. Forskelle i fremstillingsprocessen kan føre til forskelle i prototypens udseende i forhold til det endelige produkt.
  • Verifikation : Det endelige produkt kan blive genstand for en række kvalitetssikringstest for at verificere overensstemmelse med tegninger eller specifikationer. Disse test kan omfatte brugerdefinerede inspektionsarmaturer, statistiske prøveudtagningsmetoder og andre teknikker, der er egnede til løbende produktion af en stor mængde af det endelige produkt. Prototyper er generelt lavet med meget tættere individuel inspektion og antagelsen om, at en vis justering eller omarbejde vil være en del af fremstillingsprocessen. Prototyper kan også være undtaget fra nogle krav, der gælder for det endelige produkt.

Ingeniører og prototypespecialister forsøger at minimere virkningen af ​​disse forskelle på den tiltænkte rolle for prototypen. For eksempel, hvis en visuel prototype ikke er i stand til at bruge de samme materialer som det endelige produkt, vil de forsøge at erstatte materialer med egenskaber, der tæt simulerer de tilsigtede endelige materialer.

Karakteristika og begrænsninger af prototyper

En prototype af den polske økonomi hatchback bil Beskid 106 designet i 1980'erne

Ingeniører og prototypespecialister søger at forstå prototypernes begrænsninger for nøjagtigt at simulere egenskaberne ved deres tiltænkte design.

Det er vigtigt at indse, at prototyper i deres definition vil repræsentere et kompromis fra det endelige produktionsdesign. På grund af forskelle i materialer, processer og designfidelitet er det muligt, at en prototype muligvis ikke fungerer acceptabelt, mens produktionsdesignet kan have været forsvarligt. En kontra-intuitiv idé er, at prototyper faktisk kan fungere acceptabelt, mens produktionsdesignet kan være mangelfuldt, da prototypematerialer og processer lejlighedsvis kan udkonkurrere deres produktionsmodstykker.

Generelt kan det forventes, at individuelle prototypeomkostninger vil være væsentligt større end de endelige produktionsomkostninger på grund af ineffektivitet i materialer og processer. Prototyper bruges også til at revidere designet med henblik på at reducere omkostninger gennem optimering og forfining.

Det er muligt at bruge prototypetest til at reducere risikoen for, at et design muligvis ikke fungerer efter hensigten, men prototyper kan generelt ikke eliminere al risiko. Der er pragmatiske og praktiske begrænsninger for en prototypes evne til at matche den tilsigtede slutydelse af produktet, og nogle tillæg og teknisk vurdering er ofte påkrævet, før vi går videre med et produktionsdesign.

At bygge det fulde design er ofte dyrt og kan være tidskrævende, især når det gentages flere gange-at bygge det fulde design, finde ud af, hvad problemerne er, og hvordan de skal løses, og derefter bygge et andet fuldt design. Som et alternativ bruges hurtige prototyper eller hurtige applikationsudviklingsteknikker til de første prototyper, der implementerer en del, men ikke alle, af det komplette design. Dette giver designere og producenter mulighed for hurtigt og billigt at teste de dele af designet, der sandsynligvis vil have problemer, løse disse problemer og derefter bygge det fulde design.

Denne kontra-intuitive idé-at den hurtigste måde at bygge noget på er først at bygge noget andet-deles af stilladser og teleskopreglen.

Ingeniørvidenskab

I teknologiforskning er en teknologidemonstrator en prototype, der fungerer som proof-of-concept og demonstrationsmodel for en ny teknologi eller fremtidigt produkt, hvilket beviser dets levedygtighed og illustrerer tænkelige anvendelser.

I store udviklingsprojekter er et testbed en platform og prototype udviklingsmiljø til stringente eksperimenter og test af nye teknologier, komponenter, videnskabelige teorier og beregningsværktøjer.

Med de seneste fremskridt inden for computermodellering er det ved at blive praktisk at eliminere oprettelsen af ​​en fysisk prototype (undtagen muligvis på stærkt reducerede skalaer til salgsfremmende formål), i stedet modellering af alle aspekter af det endelige produkt som en computermodel . Et eksempel på en sådan udvikling kan ses i Boeing 787 Dreamliner , hvor den første fysiske realisering i fuld størrelse foretages på serieproduktionslinjen. Computermodellering bruges nu i vid udstrækning i bildesign, både til form (i bilens styling og aerodynamik ) og i funktion - især til forbedring af køretøjets kollisionsevne og til vægttab for at forbedre kilometertal.

Maskin- og elektroteknik

Den mest almindelige anvendelse af ordet prototype er en funktionel, om end eksperimentel, version af en ikke-militær maskine (f.eks. Biler, husholdningsapparater, forbrugerelektronik), hvis designere gerne vil have bygget med masseproduktionsmidler , i modsætning til en mockup , som er en inert repræsentation af en maskines udseende, ofte lavet af et ikke-holdbart stof.

En elektronikedesigner bygger ofte den første prototype fra breadboard eller stripboard eller perfboard , typisk ved hjælp af "DIP" pakker.

Imidlertid er den første funktionelle prototype oftere bygget på en "prototype PCB ", der er næsten identisk med produktions -PCB'en, da priserne på PCB -fremstilling falder, og da mange komponenter ikke er tilgængelige i DIP -pakker, men kun fås i SMT -pakker, der er optimeret til placering på et printkort.

Bygherrer af militære maskiner og luftfart foretrækker udtrykkene "eksperimentel" og "servicetest".

Elektronik prototyper

En simpel elektronisk kredsløbsprototype på et brødbræt
Eksempel på prototype inden for optoelektronik ( Texas Instruments , DLP Cinema Prototype System)

I elektronik betyder prototyping at bygge et faktisk kredsløb til et teoretisk design for at verificere, at det virker, og for at tilvejebringe en fysisk platform til fejlfinding af det, hvis det ikke gør det. Prototypen er ofte konstrueret ved anvendelse af teknikker, såsom wire indpakning eller under anvendelse veroboard eller breadboard , idet resultatet er et kredsløb, der er elektrisk identisk med konstruktionen, men ikke fysisk identisk med det endelige produkt.

Open source-værktøjer som Fritzing findes til at dokumentere elektroniske prototyper (især de breadboard-baserede) og bevæge sig mod fysisk produktion. Prototyping platforme som Arduino forenkler også opgaven med programmering og interaktion med en mikrokontroller . Udvikleren kan vælge at implementere deres opfindelse som den er ved hjælp af prototypeplatformen eller erstatte den med kun mikrokontrollerchippen og de kredsløb, der er relevante for deres produkt.

En tekniker kan hurtigt bygge en prototype (og foretage tilføjelser og ændringer) ved hjælp af disse teknikker, men for volumenproduktion er det meget hurtigere og normalt billigere at masseproducere brugerdefinerede printkort end at producere disse andre former for prototype-plader. Spredningen af ​​hurtige PCB-fabrikations- og montageselskaber har gjort det muligt at anvende begreberne hurtige prototyper til design af elektroniske kredsløb. Det er nu muligt, selv med de mindste passive komponenter og største fine-pitch-pakker, at få plader fremstillet, samlet og endda testet på få dage.

Computerprogrammering og datalogi

Prototypesoftware kaldes ofte alfa grade, hvilket betyder, at det er den første version, der kører. Ofte er kun få funktioner implementeret, alfas primære fokus er at have en funktionel basiskode, som funktioner kan tilføjes. Når alfa -grade software har de fleste nødvendige funktioner integreret i det, bliver det beta -software til test af hele softwaren og til at justere programmet til at reagere korrekt i situationer, der er uforudsete under udviklingen.

Ofte er slutbrugerne muligvis ikke i stand til at levere et komplet sæt applikationsmål, detaljerede input, behandling eller output krav i den indledende fase. Efter brugerevalueringen vil der blive bygget en anden prototype baseret på feedback fra brugere, og igen vender cyklussen tilbage til kundeevaluering. Cyklussen starter med at lytte til brugeren, efterfulgt af at bygge eller revidere en mock-up og lade brugeren teste mock-up'en og derefter tilbage. Der er nu en ny generation af værktøjer kaldet Application Simulation Software, der hjælper med hurtigt at simulere applikationer inden deres udvikling.

Ekstrem programmering bruger iterativt design til gradvist at tilføje en funktion ad gangen til den oprindelige prototype.

Andre programmerings-/computerkoncepter

I mange programmeringssprog , en funktion prototype er erklæringen af en subrutine eller funktion (og må ikke forveksles med software prototyper). Dette udtryk er snarere C / C ++ -specifikt; andre udtryk for denne forestilling er signatur , type og grænseflade . I prototype-baseret programmering (en form for objektorienteret programmering ) produceres nye objekter ved at klone eksisterende objekter, som kaldes prototyper.

Udtrykket kan også referere til Prototype Javascript Framework .

Derudover kan udtrykket referere til prototypedesignmønsteret .

Kontinuerlig læringstilgange inden for organisationer eller virksomheder kan også bruge konceptet om forretning eller behandle prototyper gennem softwaremodeller.

Begrebet prototypicalitet bruges til at beskrive, hvor meget et websted afviger fra den forventede norm, og fører til en sænkning af brugerpræference for webstedets design.

Dataprototyping

En dataprototype er en form for funktionel eller fungerende prototype. Begrundelsen for dens oprettelse er normalt en datamigration , dataintegration eller applikationsimplementeringsprojekt, og de råvarer, der bruges som input, er et eksempel på alle de relevante data, der findes ved projektets start.

Formålet med dataprototyping er at producere:

  • Et sæt datarensnings- og transformationsregler, der har vist sig at producere data, der alle er egnede til formålet.
  • Et datasæt, der er resultatet af, at disse regler anvendes på en forekomst af de relevante rådata (kilde).

For at opnå dette bruger en dataarkitekt en grafisk grænseflade til interaktivt at udvikle og udføre transformations- og rensningsregler ved hjælp af rådata. De resulterende data evalueres derefter og reglerne finpudses. Udover den tydelige visuelle kontrol af dataene på skærmen af dataarkitekten er de sædvanlige evaluerings- og valideringsmetoder at bruge dataprofileringssoftware og derefter at indsætte de resulterende data i en testversion af målprogrammet og prøve brugen af ​​det.

Skala modellering

En skalamodel af en Douglas SB2D Destroyer i en vindtunnel til test

Inden for skala modellering (som omfatter modeljernbaner , køretøjsmodeller, flymodeller , militær modellering osv.), Er en prototype det virkelige grundlag eller kilde til en skalamodel-såsom det rigtige EMD GP38-2 lokomotiv— som er prototypen på Athearns (blandt andre producenter) lokomotivmodel. Teknisk set kan ethvert ikke-levende objekt tjene som en prototype for en model, herunder strukturer, udstyr og apparater og så videre, men generelt er prototyper kommet til at betyde virkelige køretøjer i fuld størrelse inklusive biler (prototypen 1957 Chevy har affødte mange modeller), militært udstyr (såsom M4 Shermans, en favorit blandt amerikanske militære modellerere), jernbanemateriel, motorvogne, motorcykler og rumskibe (virkelige verden såsom Apollo/Saturn Vs eller ISS). Fra 2014 koster grundlæggende hurtige prototypemaskiner (f.eks. 3D -printere ) omkring $ 2.000, men større og mere præcise maskiner kan koste så meget som $ 500.000.

Arkitektur

I arkitektur , prototyping til enten arkitektonisk modelbygning (som form for skala modellering ) eller som del af æstetisk eller materiale eksperimenter , såsom Forty Wall House open source materiale prototyping center i Australien.

Arkitekter prototype til at teste ideer strukturelt, æstetisk og teknisk. Uanset om prototypen fungerer eller ej, er det ikke det primære fokus: arkitektonisk prototyping er den afslørende proces, hvorigennem arkitekten får indsigt.

Metrologi

I metrologiens videnskab og praksis er en prototype et menneskeskabt objekt, der bruges som standard for måling af en fysisk mængde til at basere al måling af den fysiske størrelse mod. Nogle gange kaldes dette standardobjekt en artefakt . I International System of Units ( SI ) er der fortsat ingen prototypestandard siden 20. maj 2019 . Inden denne dato var den sidste prototype, der blev brugt, den internationale prototype af kilogrammet , en solid platin-iridium- cylinder opbevaret på Bureau International des Poids et Mesures (International Bureau of Weights and Measures) i Sèvres France (en forstad til Paris ), der ved definition var massen på præcis et kilo . Kopier af denne prototype er udformet og udstedt til mange nationer for at repræsentere den nationale standard for kilogrammet og sammenlignes periodisk med Paris -prototypen. Nu defineres kilogrammet på en sådan måde, at Planck -konstanten h foreskrives en værdi på nøjagtigt6,626 070 15 × 10 −34  joule-sekund (J⋅s)

Indtil 1960 blev måleren defineret af en platin-iridium-prototypestang med to mærker på (som per definition var adskilt med en meter), den internationale prototype af måleren , og i 1983 blev måleren omdefineret til at være afstand i frit rum dækket af lys i 1/299.792.458 sekund ( definerer dermed lysets hastighed til 299.792.458 meter pr. sekund).

Naturvidenskab

I mange videnskaber, fra patologi til taksonomi, refererer prototype til en sygdom, art osv., Der er et godt eksempel for hele kategorien. I biologien er prototype den forfædres eller primitive form for en art eller anden gruppe; en arketype. For eksempel betragtes Senegal bichir som prototyper af dens slægt, Polypterus .

Se også

Referencer