Прототип
Прототип — это ранний образец, модель или выпуск продукта, созданный для тестирования концепции или процесса. [1] Этот термин используется в различных контекстах, включая семантику , дизайн , электронику и программирование . Прототип обычно используется системными аналитиками и пользователями для оценки новой конструкции с целью повышения точности. [2] [3] Прототипирование служит для предоставления спецификаций реальной, работающей системы, а не теоретической. [4] Физическое прототипирование имеет долгую историю, а бумажное и виртуальное прототипирование в настоящее время широко его дополняют. В некоторых моделях рабочего процесса проектирования создание прототипа (процесс, который иногда называют материализацией ) является шагом между формализацией и оценкой идеи. [5]
Прототип может также означать типичный пример чего-то , например, при использовании слова « прототипический ». [6] Это полезный термин для определения объектов, поведения и концепций, которые считаются принятой нормой и аналогичны таким терминам, как стереотипы и архетипы .
Слово прототип происходит от греческого πρωτότυπον prototypon , «примитивная форма», нейтрального от πρωτότυπος prototypos , «оригинальный, примитивный», от πρῶτος protos , «первый» и τύπος typos , «впечатление» (первоначально в смысле следа, оставленного удар, затем штамп, нанесенный штампом (заметьте «пишущая машинка»); по аналогии — форма, т. е. статуя, (образно) стиль, или модель для подражания или иллюстративный пример — примечание; «типичный»). [1] [7] [8]
Типы
[ редактировать ]Прототипы исследуют различные аспекты предполагаемого дизайна: [9]
- Прототип , подтверждающий принцип работы, служит для проверки некоторых ключевых функциональных аспектов предполагаемой конструкции, но обычно не обладает всей функциональностью конечного продукта. [10]
- Рабочий прототип представляет всю или почти всю функциональность конечного продукта. [11]
- Визуальный прототип отражает размер и внешний вид, но не функциональность предполагаемого дизайна. 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. [12]
- Прототип пользовательского опыта достаточно описывает внешний вид и функции продукта, чтобы его можно было использовать для исследования пользователей . [13]
- 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, чем окончательный дизайн. [14] [15]
- Бумажный прототип — это распечатанное или нарисованное от руки изображение пользовательского интерфейса программного продукта. Такие прототипы обычно используются для раннего тестирования проекта программного обеспечения и могут быть частью пошагового тестирования программного обеспечения для подтверждения проектных решений до того, как будут затрачены более дорогостоящие усилия по проектированию. [16]
Различия в создании прототипа и конечного продукта
[ редактировать ] |
В общем, создание прототипов будет отличаться от создания конечного продукта некоторыми фундаментальными моментами:
- Материал : материалы, которые будут использоваться в конечном продукте, могут быть дорогими или трудными в изготовлении, поэтому прототипы могут быть изготовлены из других материалов, чем конечный продукт. В некоторых случаях окончательные производственные материалы 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 методом литья пластмассы под давлением, потребует дорогостоящих специальных инструментов, поэтому вместо этого прототип этого продукта может быть изготовлен путем механической обработки или стереолитографии. Различия в процессе изготовления могут привести к различиям во внешнем виде прототипа по сравнению с конечным продуктом.
- Проверка : конечный продукт может подвергаться ряду тестов качества для проверки соответствия чертежам или спецификациям. Эти испытания могут включать специальные приспособления для контроля, методы статистического отбора проб и другие методы, подходящие для непрерывного производства большого количества конечного продукта. Прототипы обычно изготавливаются с гораздо более тщательным индивидуальным контролем и с предположением, что некоторые корректировки или доработки будут частью производственного процесса. Прототипы также могут быть освобождены от некоторых требований, которые будут применяться к конечному продукту.
Инженеры и специалисты по прототипам стараются 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 точно имитируют предполагаемые конечные материалы.
Характеристики и ограничения прототипов
[ редактировать ]
Инженеры и специалисты по прототипированию стремятся понять ограничения прототипов, чтобы точно имитировать характеристики предполагаемой конструкции.
Прототипы представляют собой некоторый компромисс по сравнению с окончательным производственным проектом. Это связано с навыками и выбором дизайнера(ов), а также с неизбежными ограничениями, присущими прототипу. Из-за различий в материалах, процессах и точности проектирования возможно, что прототип может не работать приемлемо, хотя производственный проект мог быть надежным. И наоборот, прототипы могут работать приемлемо, но производственный дизайн и результат могут оказаться неудачными.
В целом можно ожидать, что затраты на отдельные прототипы будут значительно выше, чем окончательные производственные затраты из-за неэффективности материалов и процессов. Прототипы также используются для пересмотра конструкции с целью снижения затрат за счет оптимизации и доработки. [17]
Можно использовать тестирование прототипа, чтобы снизить риск того, что конструкция может работать не так, как задумано, однако прототипы, как правило, не могут устранить все риски.
Создание полного проекта часто обходится дорого и может занять много времени, особенно если его повторять несколько раз: создание полного проекта, выяснение проблем и способов их решения, а затем создание еще одного полного проекта. В качестве альтернативы для первоначальных прототипов используются методы быстрого прототипирования или быстрой разработки приложений , которые реализуют часть, но не всю полную конструкцию. Это позволяет дизайнерам и производителям быстро и недорого протестировать те части конструкции, в которых, скорее всего, возникнут проблемы, решить эти проблемы, а затем построить полную конструкцию.
Технические науки
[ редактировать ]В технологических исследованиях демонстратор технологии — это прототип, служащий доказательством концепции и демонстрационной моделью новой технологии или будущего продукта, доказывающий ее жизнеспособность и иллюстрирующий возможные варианты применения.
В крупных проектах испытательный стенд представляет собой платформу и среду разработки прототипов для тщательного экспериментирования и тестирования новых технологий, компонентов, научных теорий и вычислительных инструментов. [18]
Благодаря недавним достижениям в области компьютерного моделирования становится практичным отказаться от создания физического прототипа (за исключением, возможно, значительно уменьшенных масштабов для рекламных целей), вместо этого моделируя все аспекты конечного продукта в виде компьютерной модели . Пример такой разработки можно увидеть в Boeing 787 Dreamliner , в котором на серийной производственной линии производится первая полноразмерная физическая реализация. Компьютерное моделирование в настоящее время широко используется в автомобильном проектировании, как с точки зрения формы (стиля и аэродинамики автомобиля), так и функциональности, особенно для повышения ударостойкости автомобиля и снижения веса для увеличения пробега.
Машиностроение и электротехника
[ редактировать ]Чаще всего слово «прототип» используется для обозначения функциональной, хотя и экспериментальной, версии невоенной машины (например, автомобиля, бытовой техники, бытовой электроники), дизайнеры которой хотели бы построить ее средствами массового производства , а не макетом. , который представляет собой инертное представление внешнего вида машины, часто сделанное из какого-то недолговечного материала.
Дизайнер электроники часто создает первый прототип из макета , картона или перфорированного картона , обычно используя корпуса «DIP».
Однако все чаще первый функциональный прототип строится на «плате-прототипе » , практически идентичной серийной плате, поскольку цены на производство печатных плат падают, а многие компоненты недоступны в DIP- корпусах, а доступны только в SMT- корпусах, оптимизированных для размещения. на печатной плате.
Строители военной техники и авиации предпочитают термины «экспериментальный» и «эксплуатационные испытания». [19]
Электроника
[ редактировать ]
В электронике . прототипирование означает создание реальной схемы на базе теоретического проекта для проверки ее работоспособности и предоставления физической платформы для ее отладки, если она не работает Прототип часто создается с использованием таких методов, как обмотка проводов или использование макета , картона или перфорированной платы , в результате чего получается схема, которая электрически идентична конструкции, но физически не идентична конечному продукту. [20]
Существуют инструменты с открытым исходным кодом, такие как Fritzing, для документирования электронных прототипов (особенно макетов) и перехода к физическому производству. Платформы прототипирования, такие как Arduino, также упрощают задачу программирования и взаимодействия с микроконтроллером . [21] Разработчик может использовать свое изобретение как есть, используя платформу прототипирования, или заменить его только чипом микроконтроллера и схемой, соответствующей его продукту.
Техник может быстро построить прототип (а также внести дополнения и модификации), используя эти методы, но для массового производства гораздо быстрее и обычно дешевле производить массовое производство печатных плат на заказ , чем производить другие типы плат-прототипов. Распространение компаний, занимающихся быстрым изготовлением и сборкой печатных плат, позволило применить концепции быстрого прототипирования к проектированию электронных схем. Теперь стало возможным, даже при наличии самых маленьких пассивных компонентов и самых крупных корпусов с мелким шагом, изготовить, собрать и даже протестировать платы за считанные дни.Компьютерное программирование и информатика
[ редактировать ]Прототип программного обеспечения часто называют альфа-версией , что означает, что это первая запускаемая версия. Часто реализуются лишь несколько функций, и основная цель альфа-версии — создание функционального базового кода, к которому можно добавлять функции. Как только в программное обеспечение альфа-класса интегрировано большинство необходимых функций, оно становится бета-версией для тестирования всего программного обеспечения и корректировки программы для правильного реагирования в непредвиденных ситуациях во время разработки. [22]
Часто конечные пользователи не могут предоставить полный набор целей приложения, подробные требования к вводу, обработке или выводу на начальном этапе. После оценки пользователей будет создан еще один прототип на основе отзывов пользователей, и цикл снова вернется к оценке клиентов. Цикл начинается с прослушивания пользователя, за которым следует создание или редактирование макета и предоставление пользователю возможности протестировать макет , а затем обратно. Сейчас существует новое поколение инструментов под названием «Программное обеспечение для моделирования приложений» , которые помогают быстро моделировать приложения до их разработки. [23]
Экстремальное программирование использует итеративный дизайн для постепенного добавления одной функции к исходному прототипу. [24]
Другие концепции программирования/вычислений
[ редактировать ]Во многих языках программирования — прототип функции это объявление подпрограммы или функции ( его не следует путать с прототипированием программного обеспечения). Этот термин скорее специфичен для C / C++ ; другими терминами для этого понятия являются подпись , тип и интерфейс . В программировании на основе прототипов (разновидность объектно-ориентированного программирования ) новые объекты создаются путем клонирования существующих объектов, которые называются прототипами. [25]
Этот термин также может относиться к прототипу Javascript Framework .
Кроме того, этот термин может относиться к шаблону проектирования прототипа .
Подходы непрерывного обучения в организациях или предприятиях также могут использовать концепцию бизнеса 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. [26]
Прототипирование данных
[ редактировать ]Прототип данных — это форма функционального или рабочего прототипа. [27] Обоснованием его создания обычно является проект миграции данных , интеграции данных или реализации приложения, а исходные материалы, используемые в качестве входных данных, представляют собой экземпляр всех соответствующих данных, которые существуют в начале проекта.
Целями прототипирования данных являются:
- Набор правил очистки и преобразования данных, которые, как было замечено, позволяют получить данные, пригодные для использования.
- 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. Полученные данные затем оцениваются и правила уточняются. Помимо очевидной визуальной проверки данных на экране архитектором данных, обычными подходами к оценке и проверке является использование для профилирования данных . программного обеспечения [28] а затем вставить полученные данные в тестовую версию целевого приложения и опробовать ее в использовании.
Прототипирование для взаимодействия человека и компьютера
[ редактировать ]При разработке программного обеспечения или цифровых инструментов, с которыми взаимодействуют люди, прототип — это артефакт, который используется для того, чтобы задать вопрос дизайна и ответить на него. Прототипы предоставляют средства для изучения проблем проектирования и оценки решений. [29]
Специалисты по HCI могут использовать несколько различных типов прототипов:
- Прототип «Волшебника страны Оз»: назван в честь Волшебника страны Оз в фильме «Волшебник страны Оз» . Это метод прототипирования, при котором компьютерная сторона взаимодействия имитируется внешним или скрытым человеком. [30] Этот метод прототипирования особенно полезен для демонстрации функциональных возможностей, разработку которых сложно или занимает много времени, например таких приложений, как голосовой пользовательский интерфейс .
- ролевой прототип : этот прототип не может быть спроектирован или выглядеть и ощущаться как готовый продукт, но цель этого типа прототипа — исследовать и оценить потребности пользователя или то, что прототип может сделать для пользователя. Они могут представлять функции и возможности, которые могут быть полезны пользователю, чтобы продемонстрировать, какую роль может выполнять для пользователя такой артефакт, как прототип. [29] Знаменитым примером такого прототипа может служить деревянный брусок, который носил Джефф Хокинс при разработке Palm Pilot .
- бумажный прототип : в этом прототипе для демонстрации интерфейса можно использовать разрезанную бумагу, картон или другие недорогие материалы. Целью этого прототипа является тестирование с участием пользователей без необходимости использования цифрового инструмента или разработки программы для проверки функциональности. [31] В последнее время бумажное прототипирование вышло из моды в определенных кругах дизайнеров, особенно из-за низкой точности этого метода и недостаточной эффективности при тестировании на пользователях. [32]
Масштабное моделирование
[ редактировать ]
В области масштабного моделирования (включая модели железных дорог , моделирование транспортных средств, моделирование самолетов , военное моделирование и т. д.) прототип является реальной основой или источником для масштабной модели, такой как настоящий EMD GP38-2. локомотив который является прототипом Athearn модели локомотива (среди других производителей). Технически прототипом модели может служить любой неживой объект, включая конструкции, оборудование, приборы и т. д., но обычно под прототипами понимают полноразмерные реальные транспортные средства, включая автомобили (прототип Chevy 1957 года породило множество моделей), военную технику (например, M4 Shermans, фаворит среди военных моделистов США), железнодорожное оборудование, грузовики, мотоциклы и космические корабли (реальные, такие как «Аполлон/Сатурн против» или МКС).По состоянию на 2014 год базовые машины для быстрого прототипирования (например, 3D-принтеры ) стоят около 2000 долларов, но более крупные и точные машины могут стоить до 500 000 долларов. [33]
Архитектура
[ редактировать ]В архитектуре прототипирование относится либо к созданию архитектурных моделей (как форма масштабного моделирования ), либо к части эстетических или материальных экспериментов , как, например, центр прототипирования материалов с открытым исходным кодом Forty Wall House в Австралии. [34] [35]
Архитекторы создают прототипы для проверки идей структурно, эстетически и технически. Работает ли прототип или нет, это не главный вопрос: архитектурное прототипирование — это процесс откровения, посредством которого архитектор получает представление. [36]
Метрология
[ редактировать ]В науке и практике метрологии прототип — это созданный человеком объект, который используется в качестве эталона измерения некоторой физической величины , на основе которого основываются все измерения этой физической величины. Иногда этот стандартный объект называют артефактом . В Международной системе единиц ( СИ не осталось эталона-прототипа ) с 20 мая 2019 года . До этой даты последним использованным прототипом был международный прототип килограмма , твёрдый платиново-иридиевый цилиндр, хранившийся в Международном бюро мер и весов (Международное бюро мер и весов) в Севре , Франция (пригород Парижа ). определением была масса ровно один килограмм . Копии этого прототипа изготавливаются и выдаются многим странам как национальный стандарт килограмма и периодически сравниваются с парижским прототипом. Теперь килограмм переопределен таким образом, что постоянной Планка h присваивается значение ровно 6,626 070 15 × 10. −34 Джоуль-секунда (Дж⋅с)
До 1960 года счетчик определялся в виде платино-иридиевого прототипа бруска с двумя отметками на нем (которые по определению были расположены на расстоянии одного метра друг от друга), международного прототипа счетчика , а в 1983 году определение счетчика было изменено на единицу измерения. расстояние в свободном пространстве, преодолеваемое светом за 1/299 792 458 секунды ( таким образом определяя скорость света как 299 792 458 метров в секунду).
Естественные науки
[ редактировать ]Во многих науках, от патологии до систематики, прототип относится к заболеванию, виду и т. д., что является хорошим примером для всей категории. В биологии прототип — это предковая или примитивная форма вида или другой группы; архетип. [37] Например, сенегальский бичир считается прототипом своего рода Polypterus .
См. также
[ редактировать ]- 3D-печать
- Лепка из глины
- Минимально жизнеспособный продукт
- Быстрое прототипирование
- Тестовая статья (значения)
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б Блэквелл, штат Ага; Манар, Э., ред. (2015). «Прототип» . Научная энциклопедия UXL (3-е изд.) . Проверено 13 июля 2015 г.
- ^ Рэгг, Дэвид В. (1973). Словарь авиации (первое изд.). Скопа. п. 216. ИСБН 9780850451634 .
- ^ Геро, Джон С. (15 декабря 1990 г.). «Прототипы дизайна: схема представления знаний для дизайна» . Журнал ИИ . 11 (4): 26. ISSN 0738-4602 .
- ^ «Определение прототипирования» . Журнал ПК . Архивировано из оригинала 15 октября 2012 г. Проверено 3 мая 2012 г.
- ^ Марсело М. Соарес; Франческо Ребело (15 августа 2012 г.). Достижения в оценке юзабилити . ЦРК Пресс. п. 482. ИСБН 978-1-4398-7025-9 .
- ^ «Прототипическое (прилагательное) определение и синонимы | Словарь Macmillan» . www.macmillandictionary.com . Проверено 15 декабря 2019 г.
- ^ Харпер, Дуглас. «прототип (сущ.)» . Интернет-словарь этимологии .
- ^ «Согласие Стронга» . www.strongsconcordance.org . Проверено 7 августа 2022 г.
- ^ Лай, Чун Синг; Локателли, Джорджо (февраль 2021 г.). «Оценка возможности создания прототипа: практический пример использования интегрированного хранилища энергии» (PDF) . Энергия . 217 : 119290. doi : 10.1016/j.energy.2020.119290 .
- ^ «Прототип, подтверждающий принцип действия» . 3d-printing-expert.com . Проверено 15 декабря 2019 г.
- ^ «Что такое рабочий прототип» . Product-design-prototype-experts.com . Проверено 15 декабря 2019 г.
- ^ «Что такое визуальный прототип» . 3d-printing-expert.com . Проверено 15 декабря 2019 г.
- ^ «Прототип пользовательского опыта» . 3d-printing-expert.com . Проверено 15 декабря 2019 г.
- ^ Сомия, Сигэюки, изд. (2013). Справочник по современной керамике: материалы, применение, обработка и свойства (2-е изд.). Академическая пресса. п. 491. ИСБН 9780123854704 .
- ^ «Прототипы: Общие категории» . ТомасНет . Проверено 13 июля 2015 г.
- ^ «Прототипирование» . Университет Брауна — Пользовательский опыт, независимый исследовательский проект . Проверено 24 февраля 2015 г.
- ^ Гшвинд, М.; Салапура, В.; Маурер, Д. (апрель 2001 г.). «FPGA-прототипирование ядра RISC-процессора для встраиваемых приложений». Транзакции IEEE в системах очень большой интеграции (VLSI) . 9 (2): 241–250. дои : 10.1109/92.924027 . ISSN 1063-8210 .
- ^ Саймон, Хайлесен (31 января 2007 г.). Проектирование сетевых коммуникаций: стратегии и развитие: стратегии и развитие . Идея Групп Инк (IGI). ISBN 9781599040714 .
- ^ Уиллкокс, Корнелис Де Витт; Стюарт, Эдвин Рой (1918). Международный военный дайджест . Накопительный дайджест корпорации.
- ^ «Быстрый прототип печатной платы» . www.wellpcb.com . Ну печатная плата . Проверено 1 июня 2017 г.
- ^ Тревеннор, Алан (17 октября 2012 г.). Практические микроконтроллеры AVR: игры, гаджеты и домашняя автоматизация с помощью микроконтроллера, используемого в Arduino . Апресс. ISBN 9781430244462 .
- ^ «Определение альфа-версии» . Журнал ПК . Проверено 3 мая 2012 г.
- ^ «ООО Baseblock Software, Программное обеспечение для индустрии управления двигателями» . www.baseblock.com . Проверено 15 декабря 2019 г.
- ^ Гарвин, Дэвид А. (1 июля 1993 г.). «Создание обучающейся организации» . Гарвардское деловое обозрение . № июль – август 1993 г. ISSN 0017-8012 . Проверено 15 декабря 2019 г.
- ^ «5.5 Прототипы функций» . ХП . Проверено 3 мая 2012 г.
- ^ Туч, Александр Н.; Пресслабер, Ева Э.; Штёклин, Маркус; Опвис, Клаус; Баргас-Авила, Хавьер А. (1 ноября 2012 г.). «Роль визуальной сложности и прототипичности в первом впечатлении 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 . S2CID 9051274 .
- ^ Введение в инженерное дело: Основы и концепции инженерного дела: электронная книга . Тюркер Джанбазоглу. 11 декабря 2018 г.
- ^ Абеджан, Зиаваш (2018). «Введение в профилирование данных». В Зиманьи, Эстебан (ред.). Бизнес-аналитика и большие данные . Конспекты лекций по обработке деловой информации. Том. 324. Международное издательство Спрингер. стр. 1–20. дои : 10.1007/978-3-319-96655-7_1 . ISBN 978-3-319-96655-7 .
- ^ Перейти обратно: а б Уд, Стефани; Хилл, Чарльз (1 января 1997 г.), Хеландер, Мартин Г.; Ландауэр, Томас К.; Прабху, Прасад В. (ред.), «Глава 16 - Что означают прототипы?» , Справочник по взаимодействию человека и компьютера (второе издание) , Амстердам: Северная Голландия, стр. 367–381, CiteSeerX 10.1.1.224.2119 , doi : 10.1016/b978-044481862-1.50082-0 , ISBN 978-0-444-81862-1 , S2CID 18520479 , получено 13 декабря 2021 г.
- ^ «Волшебник прототипов страны Оз» . Фонд интерактивного дизайна . Проверено 13 декабря 2021 г.
- ^ Реттиг, Марк (апрель 1994 г.). «Прототипирование для крошечных пальчиков» . Коммуникации АКМ . 37 (4): 21–27. дои : 10.1145/175276.175288 . ISSN 0001-0782 . S2CID 9934034 .
- ^ Кнапп, Джейк (6 января 2016 г.). «Бумажное прототипирование — пустая трата времени» . Середина . Проверено 13 декабря 2021 г.
- ^ «Совет по международным отношениям» . Архивировано из оригинала 28 октября 2013 г. Проверено 30 октября 2013 г.
- ^ «Лаборатория архитектуры с открытым исходным кодом открыта на Тасмании». Новости архитектуры . 2021.
- ^ Лев, Иржи. «Дом с сорока стенами – 40walls.org» . Проверено 29 сентября 2021 г.
- ^ Берри, Марк (2017). Прототипирование для архитекторов . ГБ. ISBN 9780500292495 .
{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ) - ^ прототип. Архивировано 21 января 2013 г. в Wayback Machine . CollinsDictionary.com. Словарь английского языка Коллинза - полное и несокращенное 11-е издание. Проверено 7 декабря 2012 г.
| Базы данных органов управления : Национальные |
|---|
