Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Для использования в других целях, см Прототип (значения) .
Прототип вывески на Бойсе Гринбелт , тестирование для ржавчины , краска -fastness, долговечность и т.д.
Знак, объясняющий прототип вывески

Прототип является ранним образец, модель или выпуск продукта , построенного для проверки концепции или процесса. [1] Это термин, используемый в различных контекстах, включая семантику , дизайн , электронику и программирование . Прототип обычно используется для оценки новой конструкции с целью повышения точности системными аналитиками и пользователями. [2] Прототипирование служит для обеспечения спецификаций реальной, работающей системы, а не теоретической. [3] В некоторых моделях рабочего процесса проектирования создание прототипа (процесс, который иногда называют материализацией ) является шагом между формализацией иоценка идеи. [4]

Прототип может также означать , типичный пример чего - то , например, в использовании вывода « Прототипом ». [5] Это полезный термин для определения объектов, поведения и концепций, которые считаются принятой нормой, и аналогичен таким терминам, как стереотипы и архетипы .

Слово « прототип» происходит от греческого πρωτυτυπον prototypon , «примитивная форма», нейтральный по отношению к πρωτότυπος прототипов , «оригинальный, примитивный», от πρῶτος protos , «первый» и τύπος typos , «впечатление». [1] [6]

Типы [ править ]

Прототипы исследуют различные аспекты предполагаемого дизайна: [7]

  • Доказательство правильности принципа прототип служит для проверки некоторых ключевых функциональных аспектов предполагаемого дизайна, но , как правило , не все функциональных возможностей конечного продукта. [8]
  • Рабочий прототип представляет собой все или почти все функциональные возможности конечного продукта. [9]
  • Визуальный прототип представляет размер и внешний вид, но не функциональность, желаемый дизайн. Форма исследования прототипа является предварительным тип визуального прототипа , в котором геометрические особенности конструкции подчеркнуты, с меньшим беспокойством по цвету, текстуре, или других аспектов окончательного вида. [10]
  • Пользовательский опыт прототип представляет собой достаточно внешнего вида и функции продукта , который может быть использован для исследования пользователя . [11]
  • Функциональный прототип захватывает как функцию и внешний вид предполагаемого дизайна, хотя он может быть создан с помощью различных методов и даже различного масштаба от окончательной конструкции. [12] [13]
  • Бумага прототип представляет собой печатное или рисованное представление пользовательского интерфейса программного продукта. Такие прототипы обычно используются для раннего тестирования проекта программного обеспечения и могут быть частью пошагового руководства по программному обеспечению для подтверждения проектных решений до того, как будут израсходованы более дорогостоящие уровни проектных усилий. [14]

Различия между созданием прототипа и конечным продуктом [ править ]

В целом создание прототипов будет отличаться от создания конечного продукта в некоторых фундаментальных аспектах:

  • Материал : материалы, которые будут использоваться в конечном продукте, могут быть дорогими или сложными в изготовлении, поэтому прототипы могут быть изготовлены из материалов, отличных от конечного продукта. В некоторых случаях материалы для конечной продукции могут все еще находиться в стадии разработки и еще не доступны для использования в прототипе.
  • Процесс : процессы массового производства часто не подходят для изготовления небольшого количества деталей, поэтому прототипы могут быть изготовлены с использованием других производственных процессов, чем конечный продукт. Например, конечный продукт, который будет изготовлен путем литья пластмасс под давлением, потребует дорогостоящих специальных инструментов, поэтому прототип этого продукта может быть изготовлен путем механической обработки или стереолитографии. Различия в процессе изготовления могут привести к отличию внешнего вида прототипа от конечного продукта.
  • Проверка . Конечный продукт может быть подвергнут ряду тестов по обеспечению качества для проверки соответствия чертежам или спецификациям. Эти испытания могут включать специальные приспособления для контроля, методы статистической выборки и другие методы, подходящие для непрерывного производства большого количества конечного продукта. Прототипы обычно создаются при более тщательном индивидуальном осмотре и с предположением, что некоторая корректировка или переделка будет частью процесса изготовления. Прототипы также могут быть освобождены от некоторых требований, которые будут применяться к конечному продукту.

Инженеры и специалисты по прототипам пытаются минимизировать влияние этих различий на предполагаемую роль прототипа. Например, если визуальный прототип не может использовать те же материалы, что и конечный продукт, они попытаются заменить материалы со свойствами, которые точно имитируют предполагаемые конечные материалы.

Характеристики и ограничения прототипов [ править ]

Прототип польской экономики хэтчбека автомобиля Бескиды 106 разработан в 1980 - х годах

Инженеры и специалисты по прототипированию стремятся понять ограничения прототипов, чтобы точно имитировать характеристики предполагаемой конструкции.

Важно понимать, что по самому своему определению прототипы представляют собой некоторый компромисс по сравнению с окончательной производственной конструкцией. Из-за различий в материалах, процессах и точности дизайна прототип может не работать должным образом, тогда как производственный дизайн может быть надежным. Идея, противоречащая интуиции, заключается в том, что прототипы могут работать приемлемо, тогда как производственный дизайн может быть несовершенным, поскольку материалы и процессы прототипирования могут иногда превосходить их производственные аналоги.

В целом можно ожидать, что затраты на отдельные прототипы будут значительно выше, чем затраты на окончательное производство из-за неэффективности материалов и процессов. Прототипы также используются для пересмотра конструкции с целью снижения затрат за счет оптимизации и доработки. [15]

Можно использовать тестирование прототипа, чтобы снизить риск того, что проект может работать не так, как задумано, однако прототипы, как правило, не могут устранить весь риск. Существуют прагматические и практические ограничения на способность прототипа соответствовать предполагаемым конечным характеристикам продукта, и часто требуются некоторые допуски и инженерная оценка, прежде чем переходить к производственному проекту.

Создание полного проекта часто бывает дорогостоящим и может занять много времени, особенно при повторении несколько раз - построение полного проекта, выяснение проблем и способов их решения, а затем создание еще одного полного проекта. В качестве альтернативы для начальных прототипов используются методы быстрого прототипирования или быстрой разработки приложений , которые реализуют часть, но не всю конструкцию в целом. Это позволяет дизайнерам и производителям быстро и недорого тестировать те части конструкции, которые, скорее всего, будут иметь проблемы, решить эти проблемы, а затем построить полную конструкцию.

Эту противоречащую интуиции идею о том, что самый быстрый способ построить что-то - сначала построить что-то еще, разделяют строительные леса и правило телескопа.

Технические науки [ править ]

В технологических исследованиях демонстратор технологий - это прототип, служащий доказательством концепции и демонстрационной моделью для новой технологии или будущего продукта, подтверждающий его жизнеспособность и иллюстрирующий возможные приложения.

В крупных проектах разработки испытательная площадка - это платформа и среда разработки прототипов для тщательного экспериментирования и тестирования новых технологий, компонентов, научных теорий и вычислительных инструментов. [16]

С недавними достижениями в компьютерном моделировании становится практичным отказаться от создания физического прототипа (за исключением, возможно, значительно уменьшенных масштабов для рекламных целей), вместо моделирования всех аспектов конечного продукта в виде компьютерной модели . Пример такой разработки можно увидеть в Boeing 787 Dreamliner , в котором первая полноразмерная физическая реализация производится на серийной производственной линии. Компьютерное моделирование в настоящее время широко используется в автомобильном дизайне, как для формы (в дизайне и аэродинамике транспортного средства), так и для функциональности, особенно для повышения ударопрочности транспортного средства и снижения веса с целью увеличения пробега.

Машиностроение и электротехника [ править ]

Чаще всего слово «прототип» используется как функциональная, хотя и экспериментальная версия невоенной машины (например, автомобилей, бытовой техники, бытовой электроники), конструкторы которой хотели бы построить ее средствами массового производства , а не макетом. , который является инертным представлением внешнего вида машины, часто сделанной из какого-то недолговечного материала.

Дизайнер электроники часто строит первый прототип из макета или stripboard или perfboard , как правило , с помощью DIP «» пакетов.

Тем не менее, все чаще и чаще первый функциональный прототип строится на «прототипе печатной платы », почти идентичной производственной печатной плате, поскольку цены на изготовление печатных плат падают и многие компоненты недоступны в пакетах DIP , а доступны только в пакетах SMT, оптимизированных для размещения. на печатной плате.

Строители военной техники и авиации предпочитают термины «опытный» и «служебный». [17]

Создание прототипов электроники [ править ]

Прототип простой электронной схемы на макете
Пример прототипа в оптоэлектронике ( Texas Instruments , DLP Cinema Prototype System)

В электронике прототипирование означает построение реальной схемы до теоретической конструкции, чтобы убедиться, что она работает, и предоставить физическую платформу для ее отладки, если это не так. Прототип часто конструируется с использованием таких методов, как обмотка проводов или использование веро- или макетной платы , в результате чего получается схема, которая электрически идентична конструкции, но физически не идентична конечному продукту. [18]

Инструменты с открытым исходным кодом, такие как Fritzing, существуют для документирования электронных прототипов (особенно макетных) и перехода к физическому производству. Платформы для прототипирования, такие как Arduino, также упрощают задачу программирования и взаимодействия с микроконтроллером . [19] Разработчик может выбрать развертывание своего изобретения как есть, используя платформу для прототипирования, или заменить его только микросхемой микроконтроллера и схемой, имеющей отношение к их продукту.

Техник может быстро построить прототип (и внести дополнения и модификации), используя эти методы, но для массового производства гораздо быстрее и, как правило, дешевле производить серийные печатные платы на заказ, чем производить эти другие типы плат-прототипов. Распространение компаний, занимающихся изготовлением и сборкой быстровращающихся печатных плат, позволило применить концепции быстрого прототипирования к проектированию электронных схем. Теперь возможно, даже с самыми маленькими пассивными компонентами и самыми крупными корпусами с мелким шагом, изготовить, собрать и даже протестировать платы за считанные дни.

Компьютерное программирование и информатика [ править ]

Основные статьи: Создание прототипов программного обеспечения и цикл выпуска программного обеспечения

Программное обеспечение прототипа часто называют альфа-версией, что означает, что это первая запускаемая версия. Часто реализуется лишь несколько функций, основная цель альфа - иметь функциональный базовый код, к которому могут быть добавлены функции. Как только программное обеспечение альфа-класса будет интегрировано в большинство требуемых функций, оно станет бета-версией для тестирования всего программного обеспечения и настройки программы для правильного реагирования в ситуациях, непредвиденных во время разработки. [20]

Часто конечные пользователи могут быть не в состоянии предоставить полный набор целей приложения, подробные требования к вводу, обработке или выводу на начальном этапе. После оценки пользователем на основе отзывов пользователей будет построен другой прототип, и снова цикл возвращается к оценке клиентов. Цикл начинается с прослушивания пользователя, за которым следует построение или изменение макета и предоставление пользователю возможности протестировать макет , а затем вернуться к нему. В настоящее время существует новое поколение инструментов, называемых программным обеспечением для моделирования приложений, которые помогают быстро моделировать приложения до их разработки. [21]

Экстремальное программирование использует итеративный дизайн для постепенного добавления одной функции к первоначальному прототипу. [22]

Другие концепции программирования / вычислений [ править ]

Во многих языках программирования , прототип функции является декларация о подпрограммы или функции (и не следует путать с программным обеспечением прототипирования). Этот термин скорее специфичен для C / C ++ ; другие термины для этого понятия - подпись , тип и интерфейс . В программировании на основе прототипов (форма объектно-ориентированного программирования ) новые объекты создаются путем клонирования существующих объектов, которые называются прототипами. [23]

Этот термин может также относиться к Prototype Javascript Framework .

Кроме того, термин может относиться к шаблону проектирования прототипа .

Подходы к непрерывному обучению в организациях или предприятиях могут также использовать концепцию бизнес-прототипов или прототипов процессов через модели программного обеспечения.

Концепция прототипичности используется для описания того, насколько веб-сайт отклоняется от ожидаемой нормы и приводит к снижению предпочтений пользователей в отношении дизайна этого сайта. [24]

Прототипирование данных [ править ]

Прототип данных является формой функционального или рабочего прототипа. [25] Основанием для его создания обычно является проект миграции , интеграции данных или внедрения приложения, а исходные материалы, используемые в качестве входных данных, являются экземпляром всех соответствующих данных, которые существуют в начале проекта.

Цели прототипирования данных :

  • Набор правил очистки и преобразования данных, которые, как было замечено, производят данные, которые все подходят для данной цели.
  • Набор данных, который является результатом применения этих правил к экземпляру соответствующих необработанных (исходных) данных.

Для этого архитектор данных использует графический интерфейс для интерактивной разработки и выполнения правил преобразования и очистки с использованием необработанных данных. Затем полученные данные оцениваются и правила уточняются. Помимо очевидной визуальной проверки данных на экране архитектором данных, обычные подходы к оценке и валидации заключаются в использовании программного обеспечения для профилирования данных [26], а затем вставка полученных данных в тестовую версию целевого приложения и пробное использование. .

Масштабное моделирование [ править ]

Масштабная модель эсминца Douglas SB2D в аэродинамической трубе для испытаний

В области масштабного моделирования (который включает в себя модель железнодорожных перевозок , моделирования транспортного средства, моделирование самолета , военное моделирование и т.д.), прототип является реальным базисом или источник для масштабной модели, таких как реальный EMD GP38-2 локомотивной который является прототипом AthearnРоссийская (в числе других производителей) модель локомотива. Технически любой неживой объект может служить прототипом модели, включая конструкции, оборудование, приборы и т. Д., Но в целом прототипы стали означать полноразмерные реальные транспортные средства, включая автомобили (прототип Chevy 1957 года имел породили множество моделей), военное оборудование (такое как M4 Shermans, любимый моделистами американских военных), железнодорожное оборудование, грузовики, мотоциклы и космические корабли (такие как в реальном мире, такие как Apollo / Saturn Vs или МКС). По состоянию на 2014 год базовые машины для быстрого прототипирования (например, 3D-принтеры ) стоили около 2000 долларов, но более крупные и точные машины могут стоить до 500000 долларов. [27]

Метрология [ править ]

В науке и практике метрологии , прототип является объектом человеческого производства , который используется как в стандарте измерения некоторой физической величины , основывать все измерения этой физической величины с. Иногда этот стандартный объект называют артефактом . В Международной системе единиц ( СИ ) нет прототипа стандарта с 20 мая 2019 года . До этой даты последним использованным прототипом был международный прототип килограмма , твердый платино-иридиевый цилиндр, хранившийся в Bureau International des Poids et Mesures.(Международное бюро мер и весов) в Севре, Франция (пригород Парижа ), масса которого по определению составляла ровно один килограмм . Копии этого прототипа изготавливаются и выпускаются во многие страны для представления национального стандарта килограмма и периодически сравниваются с парижским прототипом. Теперь килограмм переопределен таким образом, что постоянной Планка h предписано значение точно6,626 070 15 × 10 -34  Джоуля-вторых (J⋅s)

До 1960 года измеритель определялся прототипом платино-иридиевого стержня с двумя отметками на нем (которые по определению были разнесены на один метр), международным прототипом измерителя , а в 1983 году измеритель был изменен на расстояние в свободном пространстве, покрытом светом за 1/299 792 458 секунды (таким образом, определяя скорость света как 299 792 458 метров в секунду).

Естественные науки [ править ]

Во многих науках, от патологии до таксономии, прототип относится к болезни, виду и т. Д., Что является хорошим примером для всей категории. В биологии прототип - это предковая или примитивная форма вида или другой группы; архетип. [28] Например, сенегальский бичир считается прототипом своего рода Polypterus .

См. Также [ править ]

  • 3D печать
  • Лепка из глины
  • Минимально жизнеспособный продукт
  • Быстрое прототипирование
  • Тестовая статья (значения)

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b Блэквелл, AH; Манар, Э., ред. (2015). «Прототип» . Энциклопедия науки UXL (3-е изд.) . Проверено 13 июля 2015 года .
  2. ^ Геро, Джон С. (1990-12-15). «Дизайн-прототипы: схема представления знаний для дизайна» . Журнал AI . 11 (4): 26. ISSN 0738-4602 . 
  3. ^ "Определение прототипа" . Журнал ПК . Проверено 3 мая 2012 .
  4. ^ Марсело М. Соарес; Франческо Ребело (15 августа 2012 г.). Достижения в оценке удобства использования . CRC Press. п. 482. ISBN. 978-1-4398-7025-9.
  5. ^ "прототипическое (прилагательное) определение и синонимы | Словарь Macmillan" . www.macmillandictionary.com . Проверено 15 декабря 2019 .
  6. ^ Харпер, Дуглас. "прототип (сущ.)" . Интернет-словарь этимологии .
  7. ^ Лай, Чун Синг; Локателли, Джорджио (февраль 2021 г.). «Оценка возможности прототипа: пример использования Generation Integrated Energy Storage» . Энергия . 217 : 119290. дои : 10.1016 / j.energy.2020.119290 .
  8. ^ "Доказательство принципа прототипа" . 3d-printing-expert.com . Проверено 15 декабря 2019 .
  9. ^ "Что такое рабочий прототип" . product-design-prototype-experts.com . Проверено 15 декабря 2019 .
  10. ^ «Что такое визуальный прототип» . 3d-printing-expert.com . Проверено 15 декабря 2019 .
  11. ^ «Прототип пользовательского опыта» . 3d-printing-expert.com . Проверено 15 декабря 2019 .
  12. ^ Somiya, Shigeyuki, изд. (2013). Справочник по современной керамике: материалы, применение, обработка и свойства (2-е изд.). Академическая пресса. п. 491. ISBN. 9780123854704.
  13. ^ «Прототипы: Общие категории» . ThomasNet . Проверено 13 июля 2015 года .
  14. ^ «Прототипирование» . Университет Брауна - пользовательский опыт, независимый исследовательский проект . Проверено 24 февраля 2015 .
  15. ^ Gschwind, M .; Salapura, V .; Маурер, Д. (апрель 2001 г.). «Прототипирование ядра процессора RISC на базе FPGA для встраиваемых приложений». Транзакции IEEE в системах с очень крупномасштабной интеграцией (СБИС) . 9 (2): 241–250. DOI : 10.1109 / 92.924027 . ISSN 1063-8210 . 
  16. ^ Симон, Heilesen (2007-01-31). Проектирование сетевых коммуникаций: стратегии и развитие: стратегии и развитие . Idea Group Inc (IGI). ISBN 9781599040714.
  17. ^ Уиллкокс, Корнелис Де Витт; Стюарт, Эдвин Рой (1918). Международный военный дайджест . Накопительный дайджест корпорации.
  18. ^ "Быстрый прототип печатной платы" . www.wellpcb.com . WellPCB . Проверено 1 июня 2017 .
  19. ^ Тревеннор, Алан (2012-10-17). Практические микроконтроллеры AVR: игры, гаджеты и домашняя автоматизация с микроконтроллером, используемым в Arduino . Апресс. ISBN 9781430244462.
  20. ^ «Определение альфа-версии» . Журнал ПК . Проверено 3 мая 2012 .
  21. ^ "Baseblock Software LLC, Программное обеспечение для индустрии управления двигателями" . www.baseblock.com . Проверено 15 декабря 2019 .
  22. ^ Гарвин, Дэвид А. (1993-07-01). «Построение обучающейся организации» . Harvard Business Review (июль – август 1993 г.). ISSN 0017-8012 . Проверено 15 декабря 2019 . 
  23. ^ «5.5 Прототипы функций» . HP . Проверено 3 мая 2012 .
  24. ^ Туч, Александр Н .; Presslaber, Eva E .; Штёклин, Маркус; Опвис, Клаус; Баргас-Авила, Хавьер А. (01.11.2012). «Роль визуальной сложности и прототипичности в отношении первого впечатления от веб-сайтов: работа над пониманием эстетических суждений». Международный журнал человеко-компьютерных исследований . 70 (11): 794–811. DOI : 10.1016 / j.ijhcs.2012.06.003 . ISSN 1071-5819 . 
  25. ^ Введение в инженерное дело: инженерные основы и концепции: электронная книга . Türker Canbazolu. 2018-12-11.
  26. ^ Abedjan, Ziawasch (2018). Зимани, Эстебан (ред.). «Введение в профилирование данных». Бизнес-аналитика и большие данные . Конспект лекций по обработке деловой информации. Издательство Springer International. 324 : 1–20. DOI : 10.1007 / 978-3-319-96655-7_1 . ISBN 978-3-319-96655-7.
  27. ^ "Архивная копия" . Архивировано из оригинала на 2013-10-28 . Проверено 30 октября 2013 .CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
  28. ^ прототип . CollinsDictionary.com. Словарь английского языка Коллинза - полное и несокращенное 11-е издание. Проверено 7 декабря 2012 года.