Prototipo

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Para otros usos, consulte Prototipo (desambiguación).

Prototipo de señalización en Boise Greenbelt, pruebas de óxido, solidez de la pintura, durabilidad, etc.

Un letrero que explica la señalización del prototipo.

Un prototipo es una muestra, modelo o lanzamiento temprano de un producto creado para probar un concepto o proceso. Es un término utilizado en una variedad de contextos, incluida la semántica, el diseño, la electrónica y la programación de software. Un prototipo se usa generalmente para evaluar un nuevo diseño para mejorar la precisión por parte de los analistas y usuarios del sistema. La creación de prototipos sirve para proporcionar especificaciones para un sistema de trabajo real en lugar de uno teórico. En algunos modelos de flujo de trabajo de diseño, la creación de un prototipo (un proceso a veces llamado materialización) es el paso entre la formalización y la evaluación de una idea.

Un prototipo también puede significar un ejemplo típico de algo, como en el uso de la derivación ' prototípico '. Este es un término útil para identificar objetos, comportamientos y conceptos que se consideran la norma aceptada y es análogo a términos como estereotipos y arquetipos.

La palabra prototipo deriva del griego πρωτότυπον prototypon, "forma primitiva", neutral de πρωτότυπος prototypos, "original, primitivo", de πρῶτος protos, "primero" y τύπος errores tipográficos, "impresión".

Contenido

1 tipos
2 Diferencias en la creación de un prototipo frente a un producto final
3 Características y limitaciones de los prototipos
4 Ciencias de la ingeniería
- 4.1 Ingeniería mecánica y eléctrica
- 4.2 Prototipos electrónicos
5 Programación informática y ciencias de la computación
- 5.1 Otros conceptos de programación / computación
- 5.2 Creación de prototipos de datos
6 Modelado a escala
7 Arquitectura
8 Metrología
9 Ciencias naturales
10 Véase también
11 referencias

Tipos

Los prototipos exploran diferentes aspectos de un diseño previsto:

Un prototipo de prueba de principio sirve para verificar algunos aspectos funcionales clave del diseño previsto, pero por lo general no tiene toda la funcionalidad del producto final.
Un prototipo funcional representa la totalidad o casi toda la funcionalidad del producto final.
Un prototipo visual representa el tamaño y la apariencia, pero no la funcionalidad, del diseño previsto. Un prototipo de estudio de forma es un tipo preliminar de prototipo visual en el que se enfatizan las características geométricas de un diseño, con menos preocupación por el color, la textura u otros aspectos de la apariencia final.
Un prototipo de experiencia de usuario representa lo suficiente de la apariencia y función del producto como para que pueda usarse para la investigación de usuarios.
Un prototipo funcional captura tanto la función como la apariencia del diseño previsto, aunque puede crearse con diferentes técnicas e incluso con diferentes escalas del diseño final.
Un prototipo en papel es una representación impresa o dibujada a mano de la interfaz de usuario de un producto de software. Dichos prototipos se utilizan comúnmente para las primeras pruebas de un diseño de software y pueden ser parte de un recorrido de software para confirmar las decisiones de diseño antes de que se gasten niveles más costosos de esfuerzo de diseño.

Diferencias en la creación de un prototipo frente a un producto final

En general, la creación de prototipos se diferenciará de la creación del producto final en algunos aspectos fundamentales:

Material: Los materiales que se utilizarán en un producto final pueden ser costosos o difíciles de fabricar, por lo que los prototipos pueden estar hechos de materiales diferentes a los del producto final. En algunos casos, es posible que los materiales de producción finales aún estén en desarrollo y no estén disponibles para su uso en un prototipo.
Proceso: los procesos de producción en masa a menudo no son adecuados para fabricar una pequeña cantidad de piezas, por lo que los prototipos se pueden hacer utilizando procesos de fabricación diferentes a los del producto final. Por ejemplo, un producto final que se fabricará mediante moldeo por inyección de plástico requerirá costosas herramientas personalizadas, por lo que se puede fabricar un prototipo para este producto mediante mecanizado o estereolitografía. Las diferencias en el proceso de fabricación pueden dar lugar a diferencias en la apariencia del prototipo en comparación con el producto final.
Verificación: El producto final puede estar sujeto a una serie de pruebas de garantía de calidad para verificar la conformidad con los dibujos o las especificaciones. Estas pruebas pueden involucrar dispositivos de inspección personalizados, métodos de muestreo estadístico y otras técnicas apropiadas para la producción continua de una gran cantidad del producto final. Los prototipos generalmente se hacen con una inspección individual mucho más cercana y la suposición de que algún ajuste o reelaboración será parte del proceso de fabricación. Los prototipos también pueden estar exentos de algunos requisitos que se aplicarán al producto final.

Los ingenieros y los especialistas en prototipos intentan minimizar el impacto de estas diferencias en la función prevista para el prototipo. Por ejemplo, si un prototipo visual no puede usar los mismos materiales que el producto final, intentará sustituir materiales con propiedades que simulen de cerca los materiales finales previstos.

Características y limitaciones de los prototipos.

Un prototipo del polaco economía con portón trasero del coche Beskid 106 diseñado en la década de 1980

Los ingenieros y especialistas en creación de prototipos buscan comprender las limitaciones de los prototipos para simular exactamente las características de su diseño previsto.

Es importante darse cuenta de que, por su propia definición, los prototipos representarán algún compromiso del diseño de producción final. Debido a las diferencias en los materiales, los procesos y la fidelidad del diseño, es posible que un prototipo no funcione de manera aceptable, mientras que el diseño de producción puede haber sido sólido. Una idea contraria a la intuición es que los prototipos pueden funcionar de manera aceptable, mientras que el diseño de producción puede tener fallas, ya que los materiales y procesos de creación de prototipos pueden ocasionalmente superar a sus contrapartes de producción.

En general, se puede esperar que los costos de los prototipos individuales sean sustancialmente mayores que los costos de producción final debido a ineficiencias en los materiales y procesos. Los prototipos también se utilizan para revisar el diseño con el fin de reducir los costos mediante la optimización y el refinamiento.

Es posible utilizar pruebas de prototipos para reducir el riesgo de que un diseño no funcione como se esperaba, sin embargo, los prototipos generalmente no pueden eliminar todos los riesgos. Existen limitaciones pragmáticas y prácticas para la capacidad de un prototipo de igualar el rendimiento final previsto del producto y, a menudo, se requieren algunas concesiones y juicios de ingeniería antes de avanzar con un diseño de producción.

Crear el diseño completo suele ser caro y puede llevar mucho tiempo, especialmente cuando se repite varias veces: crear el diseño completo, averiguar cuáles son los problemas y cómo resolverlos y luego crear otro diseño completo. Como alternativa, se utilizan técnicas de creación rápida de prototipos o de desarrollo rápido de aplicaciones para los prototipos iniciales, que implementan parte, pero no todo, del diseño completo. Esto permite a los diseñadores y fabricantes probar rápida y económicamente las partes del diseño que tienen más probabilidades de tener problemas, resolver esos problemas y luego construir el diseño completo.

Esta idea contraria a la intuición, de que la forma más rápida de construir algo es, primero, construir otra cosa, es compartida por los andamios y la regla del telescopio.

Ciencias de la ingenieria

En la investigación tecnológica, un demostrador de tecnología es un prototipo que sirve como prueba de concepto y modelo de demostración para una nueva tecnología o producto futuro, demostrando su viabilidad e ilustrando aplicaciones concebibles.

En grandes proyectos de desarrollo, un banco de pruebas es una plataforma y un entorno de desarrollo de prototipos para la experimentación y prueba rigurosas de nuevas tecnologías, componentes, teorías científicas y herramientas computacionales.

Con los avances recientes en el modelado por computadora, se está volviendo práctico eliminar la creación de un prototipo físico (excepto posiblemente a escalas muy reducidas con fines promocionales), en lugar de modelar todos los aspectos del producto final como un modelo de computadora. Un ejemplo de tal desarrollo se puede ver en el Boeing 787 Dreamliner, en el que se realiza la primera realización física de tamaño completo en la línea de producción en serie. El modelado por computadora ahora se usa ampliamente en el diseño automotriz, tanto por la forma (en el estilo y aerodinámica del vehículo) como en la función, especialmente para mejorar la resistencia a los choques del vehículo y en la reducción de peso para mejorar el kilometraje.

Ingeniería mecánica y eléctrica

El uso más común de la palabra prototipo es una versión funcional, aunque experimental, de una máquina no militar (por ejemplo, automóviles, electrodomésticos, electrónica de consumo) cuyos diseñadores quisieran haber construido mediante medios de producción en masa, en lugar de una maqueta., que es una representación inerte de la apariencia de una máquina, a menudo hecha de alguna sustancia no duradera.

Un diseñador de electrónica menudo construye el primer prototipo del tablero o stripboard o tarjeta perforada, por lo general el uso de paquetes "DIP".

Sin embargo, cada vez más a menudo, el primer prototipo funcional se construye en un "prototipo de PCB " casi idéntico al PCB de producción, ya que los precios de fabricación de PCB caen y muchos componentes no están disponibles en paquetes DIP, sino que solo están disponibles en paquetes SMT optimizados para su colocación. en una PCB.

Los constructores de máquinas militares y de aviación prefieren los términos "experimental" y "prueba de servicio".

Prototipos electrónicos

Un simple prototipo de circuito electrónico en una placa de pruebas.

Ejemplo de prototipo en optoelectrónica ( Texas Instruments, DLP Cinema Prototype System)

En electrónica, la creación de prototipos significa construir un circuito real con un diseño teórico para verificar que funciona y proporcionar una plataforma física para depurarlo si no funciona. El prototipo a menudo se construye usando técnicas como enrollado de alambre o usando veroboard o protoboard, con el resultado de un circuito que es eléctricamente idéntico al diseño pero no físicamente idéntico al producto final.

Existen herramientas de código abierto como Fritzing para documentar prototipos electrónicos (especialmente los basados en protoboard) y avanzar hacia la producción física. Las plataformas de creación de prototipos como Arduino también simplifican la tarea de programar e interactuar con un microcontrolador. El desarrollador puede optar por implementar su invención tal como está utilizando la plataforma de creación de prototipos o reemplazarla solo con el chip del microcontrolador y los circuitos que sean relevantes para su producto.

Un técnico puede construir rápidamente un prototipo (y hacer adiciones y modificaciones) utilizando estas técnicas, pero para la producción en volumen es mucho más rápido y generalmente más barato producir en masa placas de circuito impreso personalizadas que producir estos otros tipos de placas prototipo. La proliferación de empresas de fabricación y ensamblaje de PCB de giro rápido ha permitido aplicar los conceptos de creación rápida de prototipos al diseño de circuitos electrónicos. Ahora es posible, incluso con los componentes pasivos más pequeños y los paquetes de paso fino más grandes, fabricar, ensamblar e incluso probar placas en cuestión de días.

Programación e informática

Artículos principales: Ciclo de creación de prototipos de software y lanzamiento de software

El software prototipo a menudo se denomina grado alfa, lo que significa que es la primera versión que se ejecuta. A menudo, solo se implementan unas pocas funciones, el enfoque principal del alfa es tener un código base funcional en el que se pueden agregar características. Una vez que el software de grado alfa tiene la mayoría de las características requeridas integradas, se convierte en software beta para probar todo el software y ajustar el programa para que responda correctamente durante situaciones imprevistas durante el desarrollo.

A menudo, es posible que los usuarios finales no puedan proporcionar un conjunto completo de objetivos de la aplicación, requisitos detallados de entrada, procesamiento o salida en la etapa inicial. Después de la evaluación del usuario, se construirá otro prototipo basado en los comentarios de los usuarios, y nuevamente el ciclo regresa a la evaluación del cliente. El ciclo comienza escuchando al usuario, seguido de la construcción o revisión de una maqueta y dejando que el usuario pruebe la maqueta y luego regrese. Ahora existe una nueva generación de herramientas llamadas software de simulación de aplicaciones que ayudan a simular rápidamente la aplicación antes de su desarrollo.

La programación extrema utiliza un diseño iterativo para agregar gradualmente una característica a la vez al prototipo inicial.

Otros conceptos de programación / computación

En muchos lenguajes de programación, un prototipo de función es la declaración de una subrutina o función (y no debe confundirse con la creación de prototipos de software). Este término es más bien específico de C / C ++ ; otros términos para esta noción son firma, tipo e interfaz. En la programación basada en prototipos (una forma de programación orientada a objetos ), los objetos nuevos se producen clonando objetos existentes, que se denominan prototipos.

El término también puede referirse al Prototype Javascript Framework.

Además, el término puede referirse al patrón de diseño del prototipo.

Los enfoques de aprendizaje continuo dentro de las organizaciones o negocios también pueden utilizar el concepto de prototipos de negocios o procesos a través de modelos de software.

El concepto de prototipicidad se utiliza para describir cuánto se desvía un sitio web de la norma esperada y conduce a una reducción de la preferencia del usuario por el diseño de ese sitio.

Creación de prototipos de datos

Un prototipo de datos es una forma de prototipo funcional o de trabajo. La justificación para su creación suele ser un proyecto de migración de datos, integración de datos o implementación de aplicaciones y las materias primas utilizadas como entrada son una instancia de todos los datos relevantes que existen al inicio del proyecto.

Los objetivos de la creación de prototipos de datos son producir:

Un conjunto de reglas de limpieza y transformación de datos que, según se ha visto, producen datos que cumplen con su propósito.
Un conjunto de datos que es el resultado de la aplicación de esas reglas a una instancia de los datos brutos (fuente) relevantes.

Para lograr esto, un arquitecto de datos utiliza una interfaz gráfica para desarrollar y ejecutar de forma interactiva reglas de transformación y limpieza utilizando datos sin procesar. A continuación, se evalúan los datos resultantes y se refinan las reglas. Más allá de la comprobación visual obvia de los datos en pantalla por parte del arquitecto de datos, los enfoques habituales de evaluación y validación son utilizar el software de creación de perfiles de datos y luego insertar los datos resultantes en una versión de prueba de la aplicación de destino y probar su uso.

Modelado a escala

Un modelo a escala de un destructor Douglas SB2D en un túnel de viento para realizar pruebas

En el campo del modelado a escala (que incluye modelismo ferroviario, modelado de vehículos, modelado de aviones, modelado militar, etc.), un prototipo es la base o fuente del mundo real para un modelo a escala, como la locomotora EMD GP38-2 real. que es el prototipo del modelo de locomotora de Athearn (entre otros fabricantes). Técnicamente, cualquier objeto no vivo puede servir como prototipo de un modelo, incluidas estructuras, equipos y electrodomésticos, etc., pero en general, los prototipos han llegado a significar vehículos de tamaño real del mundo real, incluidos los automóviles (el prototipo de Chevy de 1957 ha generó muchos modelos), equipo militar (como M4 Shermans, uno de los favoritos entre los modeladores militares de EE. UU.), equipo de ferrocarril, camiones de motor, motocicletas y naves espaciales (del mundo real como Apollo / Saturn Vs o la ISS). A partir de 2014, las máquinas prototipo rápidas básicas (como las impresoras 3D ) cuestan alrededor de $ 2,000, pero las máquinas más grandes y precisas pueden costar hasta $ 500,000.

Arquitectura

En arquitectura, la creación de prototipos se refiere a la creación de modelos arquitectónicos (como forma de modelado a escala ) o como parte de la experimentación estética o material, como el centro de creación de prototipos de materiales de código abierto Forty Wall House en Australia.

Los arquitectos hacen prototipos para probar ideas estructural, estética y técnicamente. Si el prototipo funciona o no, no es el enfoque principal: la creación de prototipos arquitectónicos es el proceso revelador a través del cual el arquitecto obtiene conocimiento.

Metrología

En la ciencia y la práctica de la metrología, un prototipo es un objeto hecho por el hombre que se utiliza como estándar de medición de alguna cantidad física para basar todas las mediciones de esa cantidad física. A veces, este objeto estándar se denomina artefacto. En el Sistema Internacional de Unidades ( SI), no existe un prototipo estándar desde el 20 de mayo de 2019. Antes de esa fecha, el último prototipo utilizado fue el prototipo internacional del kilogramo, un cilindro sólido de platino-iridio conservado en el Bureau International des Poids et Mesures (Oficina Internacional de Pesas y Medidas) en Sèvres France (un suburbio de París ) que por la definición era la masa de exactamente un kilogramo. Se fabrican copias de este prototipo y se envían a muchas naciones para representar el estándar nacional del kilogramo y se comparan periódicamente con el prototipo de París. Ahora el kilogramo se redefine de tal manera que a la constante de Planck h se le prescribe un valor de exactamente6.626 070 15 × 10 ⁻³⁴ julios por segundo (J⋅s)

Hasta 1960, el metro estaba definido por una barra prototipo de platino-iridio con dos marcas (que estaban, por definición, separadas por un metro), el prototipo internacional del metro, y en 1983 el metro se redefinió para ser el metro. distancia en el espacio libre cubierto por la luz en 1 / 299,792,458 de un segundo ( definiendo así la velocidad de la luz en 299,792,458 metros por segundo).

Ciencias Naturales

En muchas ciencias, desde la patología hasta la taxonomía, el prototipo se refiere a una enfermedad, especie, etc., lo que constituye un buen ejemplo para toda la categoría. En biología, el prototipo es la forma ancestral o primitiva de una especie u otro grupo; un arquetipo. Por ejemplo, el bichir de Senegal se considera los prototipos de su género Polypterus.

Ver también

Referencias

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