Prototyyppi - Prototype

Prototyyppi opasteet on Boise Greenbelt , testaus ruoste , maali -fastness, kestävyys, jne
Kyltti, joka selittää prototyyppimerkinnät

Prototyyppi on varhainen näyte, mallin tai tapahtuvasta tuotteen rakennettu testata konseptin tai prosessi. Se on termi, jota käytetään monissa yhteyksissä, mukaan lukien semantiikka , suunnittelu , elektroniikka ja ohjelmisto -ohjelmointi . Prototyyppiä käytetään yleensä uuden suunnittelun arvioimiseen, jotta järjestelmäanalyytikot ja käyttäjät voivat parantaa tarkkuutta. Prototyyppien tarkoituksena on tarjota spesifikaatioita todelliselle, toimivalle järjestelmälle eikä teoreettiselle järjestelmälle. Joissakin suunnittelun työnkulumalleissa prototyypin luominen (prosessi, jota joskus kutsutaan materialisoitumiseksi ) on askel idean virallistamisen ja arvioinnin välillä.

Prototyyppi voi tarkoittaa myös tyypillinen esimerkki jotain, kuten käytössä johtamista ' prototyyppiä '. Tämä on hyödyllinen termi sellaisten kohteiden, käyttäytymisten ja käsitteiden tunnistamisessa, joita pidetään hyväksytyinä normina ja jotka ovat analogisia sellaisten termien kuin stereotypioiden ja arkkityyppien kanssa .

Sana prototyyppi juontuu kreikan πρωτότυπον prototypon , "primitiivinen muoto", neutraali ja πρωτότυπος prototypos , "alkuperäinen, primitiivinen", mistä πρῶτος Protos , "ensimmäinen" ja τύπος kirjoitusvirheitä , "vaikutelma".

Tyypit

Prototyypit tutkivat suunnitellun suunnittelun eri puolia:

  • Proof-of-periaatteen prototyypin palvelee tarkistaa joitakin keskeisiä toiminnallisia näkökohtia tarkoitettu suunnittelua, mutta yleensä ei ole kaikki toiminnot lopputuotteen.
  • Toimiva prototyyppi on kaikki tai lähes kaikki toiminnot lopputuotteen.
  • Visuaalinen prototyyppi edustaa koko ja ulkonäkö, mutta ei toimivuutta, aiotun suunnitteluun. Lomake Tutkimus prototyyppi on alkutestejä visuaalista prototyyppi, jossa geometriset piirteet design korostuvat, vähemmän huolta värin, rakenteen tai muiden näkökohtien lopullista ulkonäköä.
  • Käyttökokemuksen prototyyppi edustaa tarpeeksi ulkonäköä ja toimintaa tuotteen että se voi käyttää käyttäjälle tutkimukseen .
  • Toimivan prototyypin ottaa sekä toiminnan ja ulkonäön tarkoitettu suunnittelu, vaikka se voi olla luotu eri menetelmiä ja jopa eri asteikolla lopullinen muotoilu.
  • Paperi prototyyppi on painettu tai käsin piirretty esitys käyttöliittymästä ohjelmisto. Tällaisia ​​prototyyppejä käytetään yleisesti ohjelmistosuunnittelun varhaisessa testauksessa, ja ne voivat olla osa ohjelmiston läpikäyntiä suunnittelupäätösten vahvistamiseksi ennen kalliimpia suunnittelutöitä.

Eroja prototyypin ja lopputuotteen luomisessa

Yleensä prototyyppien luominen eroaa lopullisen tuotteen luomisesta joillakin perustavanlaatuisilla tavoilla:

  • Materiaali : Lopputuotteessa käytettävät materiaalit voivat olla kalliita tai vaikeasti valmistettavia, joten prototyypit voidaan valmistaa eri materiaaleista kuin lopputuote. Joissakin tapauksissa lopulliset tuotantomateriaalit saattavat olla vielä kehitteillä, eivätkä ne ole vielä käytettävissä prototyypissä.
  • Prosessi : Massatuotantoprosessit eivät usein sovellu pienen osan valmistukseen, joten prototyyppejä voidaan valmistaa eri valmistusprosesseilla kuin lopputuotetta. Esimerkiksi muoviruiskuvalulla valmistettava lopputuote vaatii kalliita räätälöityjä työkaluja, joten tämän tuotteen prototyyppi voidaan valmistaa työstämällä tai stereolitografialla. Erot valmistusprosessissa voivat johtaa eroihin prototyypin ulkonäössä verrattuna lopputuotteeseen.
  • Todentaminen : Lopputuotteelle voidaan tehdä useita laadunvarmistustestejä sen varmistamiseksi, että se on piirustusten tai eritelmien mukainen. Näihin testeihin voi sisältyä mukautettuja tarkastuslaitteita, tilastollisia näytteenottomenetelmiä ja muita tekniikoita, jotka soveltuvat suuren määrän lopputuotteen jatkuvaan tuotantoon. Prototyypit valmistetaan yleensä paljon lähempää yksilöllistä tarkastusta ja olettaen, että jonkin verran säätöä tai uudistusta on osa valmistusprosessia. Prototyypit voidaan myös vapauttaa joistakin lopputuotetta koskevista vaatimuksista.

Insinöörit ja prototyyppiasiantuntijat pyrkivät minimoimaan näiden erojen vaikutuksen prototyypin aiottuun rooliin. Jos visuaalinen prototyyppi ei esimerkiksi pysty käyttämään samoja materiaaleja kuin lopputuote, se yrittää korvata materiaalit ominaisuuksilla, jotka simuloivat tarkasti aiottuja lopullisia materiaaleja.

Prototyyppien ominaisuudet ja rajoitukset

Prototyyppi Puolan talouden viistoperä auton Beskid 106 suunniteltu vuonna 1980

Insinöörit ja prototyyppiasiantuntijat pyrkivät ymmärtämään prototyyppien rajoitukset simuloidakseen tarkasti suunnitellun suunnittelun ominaisuuksia.

On tärkeää ymmärtää, että prototyypit ovat jo määritelmänsä mukaisesti jonkinlainen kompromissi lopullisen tuotantosuunnitelman perusteella. Materiaalien, prosessien ja suunnittelutarkkuuden erojen vuoksi on mahdollista, että prototyyppi ei välttämättä toimi hyväksyttävästi, kun taas tuotesuunnittelu on saattanut olla hyvä. Intuitiivinen ajatus on, että prototyypit voivat todella toimia hyväksyttävästi, kun taas tuotesuunnittelu voi olla virheellinen, koska prototyyppimateriaalit ja -prosessit voivat toisinaan olla parempia kuin tuotannon vastaavat.

Yleensä voidaan olettaa, että yksittäisten prototyyppikustannusten tulee olla huomattavasti korkeampia kuin lopulliset tuotantokustannukset materiaalien ja prosessien tehottomuuden vuoksi. Prototyyppejä käytetään myös suunnittelun tarkistamiseen kustannusten vähentämiseksi optimoinnin ja parantamisen avulla.

On mahdollista käyttää prototyyppitestausta riskin pienentämiseksi, että malli ei välttämättä toimi suunnitellusti, mutta prototyypit eivät yleensä pysty poistamaan kaikkea riskiä. Prototyypin kyvyllä vastata tuotteen aiottua lopullista suorituskykyä on käytännönläheisiä ja käytännön rajoituksia, ja usein tarvitaan tiettyjä päästöoikeuksia ja teknistä harkintaa, ennen kuin siirrytään tuotantosuunnitelmaan.

Koko suunnittelun rakentaminen on usein kallista ja voi viedä aikaa, varsinkin kun se toistetaan useita kertoja-koko suunnittelun luominen, ongelmien selvittäminen ja niiden ratkaiseminen ja sitten toisen kokonaisen suunnittelun luominen. Vaihtoehtoisesti alkuperäisiin prototyyppeihin käytetään nopeita prototyyppejä tai nopeita sovellusten kehittämistekniikoita , jotka toteuttavat osan koko suunnittelusta, mutta eivät kaikkia. Näin suunnittelijat ja valmistajat voivat nopeasti ja edullisesti testata suunnittelun osia, joilla on todennäköisimmin ongelmia, ratkaista nämä ongelmat ja rakentaa sitten koko malli.

Tämä intuitiivinen ajatus-että nopein tapa rakentaa jotain on ensin rakentaa jotain muuta-on rakennustelineiden ja teleskooppisäännön yhteinen .

Tekniikan tieteet

Teknologiatutkimuksessa teknologian demonstraattori on prototyyppi, joka toimii konseptin ja esittelymallina uudelle teknologialle tai tulevalle tuotteelle, joka osoittaa sen elinkelpoisuuden ja havainnollistaa mahdollisia sovelluksia.

Suurissa kehitysprojekteissa testialusta on alusta ja prototyyppi -kehitysympäristö uusien teknologioiden, komponenttien, tieteellisten teorioiden ja laskentatyökalujen perusteelliseen kokeiluun ja testaamiseen.

Tietokonemallinnuksen viimeaikaisen kehityksen myötä on käytännöllistä poistaa fyysisen prototyypin luominen (paitsi mahdollisesti huomattavasti pienemmissä mittakaavoissa myynninedistämistarkoituksiin), sen sijaan että kaikki lopullisen tuotteen näkökohdat mallinnetaan tietokonemalliksi . Esimerkki tällaisesta kehityksestä on nähtävissä Boeing 787 Dreamlinerissa , jossa ensimmäinen täysikokoinen fyysinen toteutus tehdään sarjan tuotantolinjalla. Tietokonemallinnusta käytetään nyt laajalti autojen suunnittelussa sekä muodon (ajoneuvon tyylin ja aerodynamiikan ) että toiminnallisuuden kannalta - erityisesti ajoneuvon törmäyskestävyyden parantamiseksi ja painonpudotuksen parantamiseksi.

Kone- ja sähkötekniikka

Yleisin käytetty sanonta prototyyppi on toimiva, vaikka kokeellinen versio ei-sotilaallinen kone (esim, autot, kodinkoneet, viihde-elektroniikka), joiden suunnittelijat haluaisivat on rakentanut massatuotannon keinoin, toisin kuin mockup , joka on inertti esitys koneen ulkonäöstä ja joka on usein valmistettu jostain kestämättömästä aineesta.

Elektroniikka suunnittelija usein rakentaa ensimmäinen prototyyppi leipälauta tai reikäpiirilevy tai perfboard , tyypillisesti käyttämällä "dip" paketteja.

Kuitenkin yhä useammin ensimmäinen toiminnallinen prototyyppi rakennetaan " piirilevyn prototyypille ", joka on lähes identtinen tuotanto -PCB: n kanssa, koska piirilevyjen valmistushinnat laskevat ja koska monet komponentit eivät ole saatavilla DIP -pakkauksissa, vaan saatavana vain sijoitettaviksi optimoiduissa SMT -pakkauksissa piirilevylle.

Sotilaskoneiden ja ilmailun rakentajat pitävät parempana termejä "kokeellinen" ja "palvelutesti".

Elektroniikan prototyyppi

Yksinkertainen elektronisen piirin prototyyppi leipälaudalla
Esimerkki optoelektroniikan prototyypeistä ( Texas Instruments , DLP Cinema Prototype System)

Vuonna elektroniikka- , prototyyppien avulla rakentaa todellinen piiri teoreettinen muotoilu varmistaa, että se toimii, ja antaa fyysistä alustan debuggaamista jos se ei ole. Prototyyppi on usein rakennettu käyttäen tekniikoita, kuten langan kääreeseen tai käyttämällä veroboard tai leipälauta , että lopputuloksena on piiri, joka on sähköisesti identtinen suunnittelua, mutta ei fyysisesti identtisiä lopputuotteeseen.

Fritzingin kaltaisia ​​avoimen lähdekoodin työkaluja on olemassa sähköisten prototyyppien (erityisesti leipälevypohjaisten) dokumentoimiseksi ja siirtymiseksi kohti fyysistä tuotantoa. Prototyyppialustat, kuten Arduino, myös yksinkertaistavat ohjelmointia ja vuorovaikutusta mikro -ohjaimen kanssa . Kehittäjä voi halutessaan ottaa keksintönsä käyttöön prototyyppialusta käyttäen tai korvata sen vain mikrokontrollerisirulla ja piirillä, joka liittyy heidän tuotteeseensa.

Teknikko voi nopeasti rakentaa prototyypin (ja tehdä lisäyksiä ja muutoksia) käyttämällä näitä tekniikoita, mutta volyymituotannossa on paljon nopeampaa ja yleensä halvempaa valmistaa mukautettuja painettuja piirilevyjä kuin näiden muiden prototyyppilevyjen valmistus. Nopeasti kääntyvien piirilevyjen valmistus- ja kokoonpanoyritysten lisääntyminen on mahdollistanut nopeiden prototyyppien käsitteiden soveltamisen elektronisten piirien suunnitteluun. Pienilläkin passiivisilla komponenteilla ja suurimmilla hienojakoisilla pakkauksilla on nyt mahdollista valmistaa, koota ja jopa testata levyjä muutamassa päivässä.

Tietokoneohjelmointi ja tietojenkäsittelytiede

Prototyyppiohjelmistosta käytetään usein nimeä alfa -luokka, eli se on ensimmäinen ajettava versio. Usein vain muutamia toimintoja toteutetaan, alfa: n ensisijaisena tavoitteena on saada toimiva peruskoodi, johon ominaisuuksia voidaan lisätä. Kun alfa -luokan ohjelmistossa on useimmat vaaditut ominaisuudet integroitu siihen, siitä tulee beta -ohjelmisto, jolla voidaan testata koko ohjelmisto ja säätää ohjelma vastaamaan oikein kehityksen aikana odottamattomissa tilanteissa.

Usein loppukäyttäjät eivät välttämättä pysty tarjoamaan täydellisiä sovellustavoitteita, yksityiskohtaisia ​​syöttö-, käsittely- tai tulostusvaatimuksia alkuvaiheessa. Käyttäjien arvioinnin jälkeen toinen prototyyppi rakennetaan käyttäjien palautteen perusteella ja sykli palaa jälleen asiakkaiden arviointiin. Sykli alkaa kuuntelemalla käyttäjää, sen jälkeen rakentamalla tai tarkistamalla malli ja antamalla käyttäjän testata mallia ja sitten takaisin. Nyt on olemassa uuden sukupolven työkaluja, joita kutsutaan sovellussimulointiohjelmistoiksi ja jotka auttavat simuloimaan sovelluksia nopeasti ennen niiden kehittämistä.

Äärimmäinen ohjelmointi käyttää iteratiivista suunnittelua lisätäkseen vaiheittain yhden ominaisuuden kerrallaan alkuperäiseen prototyyppiin.

Muut ohjelmointi-/laskentamallit

Monissa ohjelmointikielet , eli toiminto prototyyppi on julistus on aliohjelma tai funktio (ja ei pidä sekoittaa ohjelmiston prototyyppien). Tämä termi on melko C / C ++ -spesifinen; muut termit tälle käsitteelle ovat allekirjoitus , tyyppi ja käyttöliittymä . In prototyyppipohjainen ohjelmointi (muodossa olio-ohjelmointi ), uusia objekteja tuotetaan kloonaamalla olemassa olevia esineitä, joita kutsutaan prototyyppejä.

Termi voi viitata myös Javascript -prototyyppikehykseen .

Lisäksi termi voi viitata prototyyppisuunnittelumalliin .

Jatkuvan oppimisen lähestymistavat organisaatioissa tai yrityksissä voivat myös käyttää liiketoiminnan tai prosessin prototyyppien käsitettä ohjelmistomallien kautta.

Prototyyppisyyden käsitettä käytetään kuvaamaan sitä, kuinka paljon verkkosivusto poikkeaa odotetusta normista ja johtaa siihen, että käyttäjien mieltymykset sivuston suunnittelussa vähenevät.

Tietojen prototyyppien luominen

Tiedot prototyyppi on muoto toiminnallinen tai työpäivän prototyyppi. Perustelu sen luomiselle on yleensä tiedonsiirto- , tietojen integrointi- tai sovellusten toteutusprojekti, ja syötteenä käytetyt raaka -aineet ovat esimerkki kaikista hankkeen alussa olemassa olevista olennaisista tiedoista.

Tietojen prototyyppien luomisen tavoitteena on tuottaa:

  • Joukko tietojen puhdistamista ja muuntamista koskevia sääntöjä, joiden on nähty tuottavan tarkoitukseensa sopivia tietoja.
  • Tietojoukko, joka on seurausta siitä, että näitä sääntöjä on sovellettu asiaankuuluvan raaka (lähde) datan esiintymään.

Tämän saavuttamiseksi data -arkkitehti käyttää graafista käyttöliittymää kehittääkseen ja suorittaakseen muunnos- ja puhdistussäännöt vuorovaikutteisesti raakadataa käyttäen. Tuloksena olevat tiedot arvioidaan ja sääntöjä tarkennetaan. Sen lisäksi, että data - arkkitehti on suorittanut näytön ilmeisen visuaalisen tarkistuksen , tavallisia arviointi- ja validointimenetelmiä ovat tietojen profilointiohjelmiston käyttö ja sitten tulosten lisääminen kohdesovelluksen testiversioon ja sen käytön kokeilu.

Mittakaava

Douglas SB2D -tuhoojan pienoismalli tuulitunnelissa testausta varten

Alalla asteikon mallinnus (joka sisältää malli johdatti , ajoneuvon mallinnus, lentokone mallinnus , sotilas- mallinnus, jne.), Prototyyppi on reaalimaailman perusteella tai lähde pienoismalli-, kuten todellinen EMD GP38-2 locomotive- joka on Athearnin (muiden valmistajien joukossa) veturimallin prototyyppi . Teknisesti mikä tahansa eloton esine voi toimia mallin prototyypinä, mukaan lukien rakenteet, laitteet ja laitteet, ja niin edelleen, mutta yleensä prototyypeillä tarkoitetaan täysikokoisia todellisia ajoneuvoja, mukaan lukien autot (prototyyppi 1957 Chevy on syntyi monia malleja), sotilastarvikkeita (kuten M4 Shermans, Yhdysvaltain sotilasmallinnusmiesten suosikki), rautatiekalustoa, moottoriajoneuvoja, moottoripyöriä ja avaruusaluksia (todellisia, kuten Apollo/Saturn Vs tai ISS). Vuodesta 2014 lähtien nopeat perusprototyyppikoneet (kuten 3D -tulostimet ) maksavat noin 2000 dollaria, mutta suuret ja tarkemmat koneet voivat maksaa jopa 500 000 dollaria.

Arkkitehtuuri

In arkkitehtuuri , prototyyppien viittaa joko arkkitehtuurin malli valmistus (muotona asteikko mallinnus ) tai osana esteettisiä tai materiaalin kokeilua , kuten Neljäkymmentä Wall House avoimen lähdekoodin materiaali prototyyppien keskus Australiassa.

Arkkitehtien prototyyppi testaa ideoita rakenteellisesti, esteettisesti ja teknisesti. Se, toimiiko prototyyppi vai ei, ei ole ensisijainen painopiste: arkkitehtoninen prototyyppityö on paljastusprosessi, jonka kautta arkkitehti saa näkemyksen.

Metrologia

Tieteen ja käytännön metrologian , joka on prototyyppi on ihmisen valmistama esine, jota käytetään standardin mittauksen joidenkin fysikaalisen suureen perustaa kaikki mittaukseen että fysikaalinen suure vastaan. Joskus tätä vakio -objektia kutsutaan artefaktiksi . Kun kansainvälisen mittayksikköjärjestelmän ( SI ), jäljelle jää mitään prototyyppi standardia vuodesta toukokuu 20, 2019 . Ennen tätä päivämäärää viimeksi käytetty prototyyppi oli kilogramman kansainvälinen prototyyppi , kiinteä platina-iridium- sylinteri, jota säilytettiin Bureau International des Poids et Mesuresissa (Kansainvälinen painojen ja mittojen toimisto) Sèvres Ranskassa ( Pariisin esikaupunki ). määritelmä oli täsmälleen yhden kilogramman massa . Tämän prototyypin kopiot on muotoiltu ja myönnetty monille kansakunnille edustamaan kilon kansallista standardia, ja niitä verrataan säännöllisesti Pariisin prototyyppiin. Nyt kilogramma määritellään uudelleen siten, että Planck -vakio h määritetään täsmälleen arvoksi6,626 070 15 x 10 -34  joule-toinen (J⋅s)

Vuoteen 1960 asti mittari määriteltiin platina-iridium-prototyyppipalkilla, jossa oli kaksi merkkiä (jotka olivat määritelmän mukaan metrin etäisyydellä toisistaan), mittarin kansainvälinen prototyyppi , ja vuonna 1983 mittari määritettiin uudelleen etäisyyden vapaata tilaa , joita valo 1/299792458 on toinen (ja siten määritellään valon nopeus on 299792458 metriä sekunnissa).

Luonnontieteet

Monilla tieteillä, patologiasta taksonomiaan, prototyyppi viittaa sairauteen, lajiin jne., Joka on hyvä esimerkki koko luokalle. Biologiassa prototyyppi on lajin tai muun ryhmän esivanhempi tai alkukantainen muoto; arkkityyppi. Esimerkiksi Senegalin bichiriä pidetään sen suvun Polypterus -prototyyppeinä .

Katso myös

Viitteet