Прототип - Prototype

Для использования в других целях см. Прототип (значения).
Вывеска-прототип на Бойсе Гринбелт, тестирование на ржавчина, покрасить -прочность, долговечность и др.
Знак, объясняющий прототип вывески

А прототип - это ранний образец, модель или выпуск продукта, созданный для тестирования концепции или процесса.[1] Этот термин используется в разных контекстах, в том числе семантика, дизайн, электроника, и программное обеспечение. Прототип обычно используется для оценки новой конструкции с целью повышения точности системными аналитиками и пользователями.[2] Прототипирование служит для предоставления спецификаций реальной, работающей системы, а не теоретической.[3] В некоторых моделях рабочего процесса проектирования создание прототипа (процесс, который иногда называют материализация) - шаг между формализация и оценка идеи.[4]

А прототип также может означать типичный пример чего-то, например, использования производной 'прототип'.[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 Греческий πρωτότυπον прототип, "примитивная форма", нейтральный из πρωτότυπος прототипы, "оригинальный, примитивный", от πρῶτος протос, «первый» и τύπος опечатки, "впечатление".[1][6]

Категории основных прототипов

Прототипы исследуют различные аспекты предполагаемого дизайна:[7]

  • А Прототип доказательства принципа служит для проверки некоторых ключевых функциональных аспектов предполагаемого дизайна, но обычно не имеет всех функциональных возможностей конечного продукта.[8]
  • А Рабочий прототип представляет все или почти все функциональные возможности конечного продукта.[9]
  • А Визуальный прототип представляет размер и внешний вид, но не функциональность предполагаемого дизайна. А Прототип исследования формы - это предварительный тип визуального прототипа, в котором подчеркиваются геометрические особенности дизайна, с меньшим вниманием к цвету, текстуре или другим аспектам окончательного внешнего вида.[10]
  • А Прототип пользовательского опыта отражает внешний вид и функции продукта в достаточной степени, чтобы его можно было использовать для исследование пользователей.[11]
  • А Функциональный прототип отражает как функцию, так и внешний вид предполагаемого дизайна, хотя он может быть создан с использованием других методов и даже в другом масштабе от окончательного дизайна.[12][13]
  • А Бумажный прототип представляет собой распечатанное или нарисованное от руки представление пользовательского интерфейса программного продукта. Такие прототипы обычно используются для раннего тестирования проекта программного обеспечения и могут быть частью пошаговое руководство по программному обеспечению для подтверждения проектных решений до того, как будут затрачены более дорогостоящие уровни проектных усилий.[14]

Отличия создания прототипа от конечного продукта

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

  • Материал: Материалы, которые будут использоваться в конечном продукте, могут быть дорогими или сложными в изготовлении, поэтому прототипы могут изготавливаться 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.
  • Обработать: 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 свести к минимуму 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 близко имитируют предполагаемые конечные материалы.

Характеристики и ограничения прототипов

Прототип Польский экономия хэтчбек машина Бескид 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 приемлемо, тогда как производственный дизайн мог 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 уточнения.[15]

Можно использовать тестирование прототипа, чтобы снизить риск того, что конструкция 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 двигаться вперед с производственным дизайном.

Создание полного проекта часто бывает дорогостоящим и может занять много времени, особенно при многократном повторении - построение полного проекта, выяснение проблем и способов их решения, а затем создание еще одного полного проекта. Как альтернатива, быстрое прототипирование или быстрая разработка приложений методы используются для начальных прототипов, 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.

Эта нелогичный идея о том, что самый быстрый способ построить что-то - сначала построить что-то еще, разделяется строительные леса и правило телескопа.

Инженерные науки

В технологических исследованиях демонстратор технологий прототип, служащий доказательство концепции и демонстрационная модель новой технологии или будущего продукта, доказывающая ее жизнеспособность и иллюстрирующая возможные применения.

В крупных девелоперских проектах испытательная площадка представляет собой платформу и среду 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 этого моделировать все аспекты конечного продукта как компьютерная модель. Пример такой разработки можно увидеть в Boeing 787 Dreamliner, в котором первая полноразмерная физическая реализация произведена на серийной производственной линии. Компьютерное моделирование сейчас широко используется в автомобильном дизайне, как для форм (в стиль и аэродинамика автомобиля) и в функции - особенно для улучшения автомобиля ударопрочность и в снижении веса для увеличения пробега.

Машиностроение и электротехника

Чаще всего слово «прототип» используется как функциональная, хотя и экспериментальная версия невоенной машины (например, автомобилей, бытовой техники, бытовой электроники), конструкторы которой хотели бы построить массовое производство означает, в отличие от макет, который является инертным представлением внешнего вида машины, часто сделанной из какого-то недолговечного материала.

Дизайнер электроники часто строит первый прототип из макет или доска или перфорированная плита, обычно с использованием пакетов «DIP».

Однако все чаще первый функциональный прототип строится на основе «прототипа». Печатная плата "почти идентична производственной печатной плате, поскольку цены на изготовление печатных плат падают, а многие компоненты недоступны в DIP пакеты, но доступны только в SMT пакеты оптимизированы для размещения на печатной плате.

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

Создание прототипов электроники

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

В электроника прототипирование означает построение реальной схемы в соответствии с теоретической схемой для проверки ее работоспособности и предоставления физической платформы для ее отладки, если это не так. Прототип часто создается с использованием таких методов, как обмотка проволоки или используя вероборд или макет В результате 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 Ардуино также упростить задачу программирования и взаимодействия с микроконтроллер.[19] Разработчик может выбрать развертывание своего изобретения как есть, используя платформу прототипирования, или заменить его только микросхемой микроконтроллера и схемой, которая имеет 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 массовое производство на заказ. печатные платы чем производить эти другие виды прототипов плат. Распространение компаний по изготовлению и сборке быстровращающихся печатных плат позволило применить концепции быстрого прототипирования к проектированию электронных схем. Теперь возможно, даже с самыми маленькими пассивными компонентами и самыми большими корпусами с мелким шагом, изготовить, собрать и даже испытать платы за считанные дни.

Компьютерное программирование / информатика

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

Во многих языки программирования, а прототип функции это декларация из подпрограмма или функции (и не следует путать с программным прототипированием). Этот термин скорее C /C ++ -конкретный; другие термины для этого понятия подпись, тип и интерфейс. В программирование на основе прототипов (форма объектно-ориентированного программирования ) новые объекты создаются путем клонирования существующих объектов, которые называются прототипами.[20]

Термин может также относиться к Прототип Javascript Framework.

Кроме того, термин может относиться к прототип шаблон дизайна.

Программное обеспечение-прототип 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. После того, как в программное обеспечение альфа-класса интегрировано большинство необходимых функций, оно становится бета-версией для тестирования всего программного обеспечения и настройки программы для правильного реагирования в ситуациях, непредвиденных во время разработки.[21]

Часто конечные пользователи могут быть не в состоянии предоставить полный набор целей приложения, подробные требования к вводу, обработке или выходу на начальном этапе. После пользовательской оценки на основе отзывов пользователей будет построен другой прототип, и снова цикл возвращается к оценке клиентов. Цикл начинается с прослушивания пользователя, за которым следует создание или пересмотр макета и предоставление пользователю возможности протестировать его. макет, потом обратно. Теперь существует новое поколение инструментов под названием Программное обеспечение для моделирования приложений которые помогают быстро смоделировать приложения до их разработки.[22]

Экстремальное программирование использует итеративный дизайн постепенно добавлять по одной функции к первоначальному прототипу.[23]

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

Прототипичность в дизайне сайтов

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]

Создание прототипов данных

А прототип данных это форма функциональный или за работой прототип.[25] Основанием для его создания обычно является перенос данных, интеграция данных или проект внедрения приложения, и исходные материалы, используемые в качестве входных данных, являются экземпляром всех соответствующих данных, которые существуют в начале проекта.

Цели прототипирование данных производить:

  • Набор правил очистки и преобразования данных, которые были видел для получения данных, подходящих 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 проверке должны использовать Профилирование данных программного обеспечения[26] а затем вставить полученные данные в тестовую версию целевого приложения и протестировать ее использование.

Масштабное моделирование

Макет эсминца Douglas SB2D в аэродинамической трубе для испытаний

В области масштабное моделирование (который включает в себя модель железной дороги, моделирование транспортных средств, авиамоделизм, военное моделирование и т. д.), прототип - реальная основа или источник для масштабной модели, такой как реальная EMD GP38-2 локомотив - прототип Athearn Российская (в числе других производителей) модель локомотива. Технически любой неживой объект может служить прототипом модели, включая конструкции, оборудование, приспособления и т. Д., Но в целом прототипы стали обозначать полноразмерные реальные транспортные средства, включая автомобили (прототип Chevy 1957 года имел породили множество моделей), военное оборудование (например, M4 Shermans, любимый моделистами в США), железнодорожное оборудование, грузовики, мотоциклы и космические корабли (такие как в реальном мире, такие как Apollo / Saturn Vs или МКС). 2014 г., базовые машины-прототипы (такие как 3D принтеры ) стоит около 2000 долларов, но более крупные и точные машины могут стоить до 500000 долларов.[27]

Метрология

В науке и практике метрология, а прототип это рукотворный объект, который используется как то стандарт измерение некоторых физическое количество на основании всех измерений этой физической величины. Иногда этот стандартный объект называют артефакт. в Международная система единиц (SI) не осталось прототипа стандарта с 20 мая 2019 г.. До этой даты последним использованным прототипом был международный прототип килограмма, твердый платино-иридиевый цилиндр хранится в Bureau International des Poids et Mesures (Международное бюро мер и весов) в Севр Франция (пригород Париж ) что по определение была масса ровно одного 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 Постоянная Планка час предписано значение ровно 6.62607015×10−34 джоуль-секунда (Дж⋅с)

До 1960 г. метр был обозначен прототипом платино-иридиевого стержня с двумя отметками на нем (которые, по определению, были разнесены на один метр), международный прототип счетчика, а в 1983 году метр был изменен на расстояние в свободное место покрыта свет в 1 / 299,792,458 г. второй (таким образом определение скорость света будет 299 792 458 метров в секунду).

Естественные науки

Во многих науках, от патологии до систематики, прототип относится к болезни, виду и т. д., что является хорошим примером для всей категории. В биологии прототип является предковой или примитивной формой вида или другой группы; архетип.[28] Например, Сенегал бичир считается прототипом своего рода, Полиптер.

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ а б Blackwell, A.H .; Манар, Э., ред. (2015). "Прототип". Энциклопедия науки UXL (3-е изд.). Получено 13 июля 2015.
  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. Получено 2012-05-03.
  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. ^ "прототипное (прилагательное) определение и синонимы | Словарь Macmillan". www.macmillandictionary.com. Получено 2019-12-15.
  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. Получено 2019-12-15.
  9. ^ "Что такое рабочий прототип". product-design-prototype-experts.com. Получено 2019-12-15.
  10. ^ "Что такое визуальный прототип". 3d-printing-expert.com. Получено 2019-12-15.
  11. ^ «Прототип взаимодействия с пользователем». 3d-printing-expert.com. Получено 2019-12-15.
  12. ^ Сомия, Шигеюки, 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. Получено 13 июля 2015.
  14. ^ «Прототипирование». Университет Брауна - пользовательский опыт, независимый исследовательский проект. Получено 2015-02-24.
  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. Дои:10.1109/92.924027. ISSN  1063-8210.
  16. ^ Саймон, Хейлесен (31 января 2007 г.). 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. Получено 2017-06-01.
  19. ^ Тревеннор, Алан (17.10.2012). Практические микроконтроллеры AVR: игры, гаджеты и домашняя автоматизация с микроконтроллером, используемым в Arduino. Апресс. ISBN  9781430244462.
  20. ^ «5.5 Функциональные прототипы». HP. Получено 2012-05-03.
  21. ^ «Определение альфа-версии». Журнал ПК. Получено 2012-05-03.
  22. ^ "Baseblock Software LLC, Программное обеспечение для управления двигателями". www.baseblock.com. Получено 2019-12-15.
  23. ^ Гарвин, Дэвид А. (1993-07-01). "Построение обучающейся организации". Harvard Business Review (Июль – август 1993 г.). ISSN  0017-8012. Получено 2019-12-15.
  24. ^ Tuch, Alexandre N .; 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. Дои:10.1016 / j.ijhcs.2012.06.003. ISSN  1071-5819.
  25. ^ Введение в инженерное дело: основы и концепции инженерного дела: электронная книга. Türker Canbazoğlu. 2018-12-11.
  26. ^ Абеджан, Зиаваш (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. Дои:10.1007/978-3-319-96655-7_1. ISBN  978-3-319-96655-7.
  27. ^ «Архивная копия». Архивировано из оригинал в 2013-10-28. Получено 2013-10-30.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (ссылка на сайт)
  28. ^ прототип. CollinsDictionary.com. Словарь английского языка Коллинза - полное и несокращенное 11-е издание. Проверено 7 декабря 2012 года.