原型

Boise Greenbelt上的原型标牌,测试生锈油漆- 固有性,耐用性等。
解释原型标牌的标志

原型是构建用于测试概念或过程的产品的早期样本,模型或释放。它是在各种上下文中使用的术语,包括语义设计电子软件编程。原型通常用于评估新设计,以通过系统分析师和用户提高精度。原型制作提供了针对真实的,工作系统而不是理论上的规格。在某些设计工作流模型中,创建原型(有时称为物质化的过程)是正式化评估想法之间的步骤。

原型还可以表示诸如使用“原型”之类的典型例子。这是识别被认为是公认规范的对象,行为和概念的有用术语,与刻板印象原型等术语相似。

原型词源自希腊语πρωτόττυπον原型,“原始形式”,中性的中性, πρωτότυποςprototypos ,“原始,原始”,源πρῶτοςprotos ,“ first”和τύποςtypos ,最初是“印象 (标记为“印象”)打击,然后被戴上的邮票(请注意“打字机”);暗示疤痕或标记;通过类比形状,即雕像,(形像上)样式或相似之处;仿制或说明性示例的模型- “典型的”) 。

类型

原型探索了预期设计的不同方面:

  • 原理证明原型可验证预期设计的某些关键功能方面,但通常没有最终产品的所有功能。
  • 工作原型代表最终产品的全部或几乎所有功能。
  • 视觉原型代表了预期设计的大小和外观,但不具有功能。形式研究原型是一种视觉原型的初步类型,其中强调了设计的几何特征,对颜色,纹理或最终外观的其他方面的关注较少。
  • 用户体验原型代表了产品的外观和功能,可用于用户研究
  • 功能原型捕获了预期设计的功能和外观,尽管它可以用不同的技术创建,甚至与最终设计不同。
  • 纸原型是软件产品用户界面的打印或手绘表示。此类原型通常用于软件设计的早期测试,并且可以成为软件演练的一部分,以确认设计决策,然后再花费更高的设计工作水平。

创建原型与最终产品的差异

通常,原型的创建与以某些基本方式的最终产品的创建不同:

  • 材料:最终产品中使用的材料可能很昂贵或难以制造,因此原型可以用与最终产品不同的材料制成。在某些情况下,最终的生产材料可能仍在进行开发,并且尚未在原型中使用。
  • 过程:批量生产过程通常不适合制作少量零件,因此可以使用与最终产品不同的制造过程制作原型。例如,塑料注入成型将制造的最终产品需要昂贵的自定义工具,因此可以通过加工或立体光刻来制造该产品的原型。与最终产品相比,制造过程的差异可能导致原型外观差异。
  • 验证:最终产品可能需要进行许多质量保证测试,以验证与图纸或规格的一致性。这些测试可能涉及自定义检查固定装置,统计抽样方法和其他适合持续生产大量最终产品的技术。原型通常是通过更仔细的个人检查来制作的,并假设某些调整或返工将成为制造过程的一部分。原型也可以免除适用于最终产品的某些要求。

工程师和原型专家试图最大程度地减少这些差异对原型预期作用的影响。例如,如果视觉原型无法使用与最终产品相同的材料,则他们将尝试用密切模拟预期的最终材料的属性代替材料。

原型的特征和局限性

波兰经济掀背原型

工程师和原型专家试图了解原型的局限性,以精确模拟其预期设计的特征。

重要的是要认识到,凭借其本质,原型代表了最终生产设计中的某些妥协。这不仅归因于设计师的技能和选择,而且还因为“地图 - 秘密关系”而引起的原型固有局限性。就像地图是一个减少的抽象,代表了更详细的实际领域,或者“菜单代表餐点”,但无法捕获实际交付的食物的所有细节:原型必然是不可理性的,且限制了“真实”最终的近似产品。

此外,原始型者出于从成本/时间节省到他们认为“重要”与“琐事”方面的原因,以刻意的和意外的选择和意外选择和权衡做出权衡。由于材料,过程和设计保真度的差异,尽管生产设计可能是合理的,但原型可能无法接受。相反,并且有些违反直觉:原型实际上可能可以接受,但是生产设计和结果可能会被证明是不成功的,因为原型材料和过程实际上可能表现出色。

通常,可以预期,由于材料和流程效率低下,个人原型成本将大大大于最终生产成本。原型还用于通过优化和改进来降低成本来修改设计。

可以使用原型测试来降低设计可能无法按预期执行的风险,但是原型通常无法消除所有风险。原型与产品的最终性能相匹配的能力存在务实和实用的局限性,并且在进行生产设计之前,通常需要一些津贴和工程判断。

构建完整的设计通常很昂贵,并且可能很耗时,尤其是在重复几次时 - 建立完整的设计,弄清楚问题是什么以及如何解决问题,然后构建另一个完整的设计。作为替代方案,将快速原型制作快速应用开发技术用于初始原型,这些原型实现了完整的设计(但不是全部)。这使设计师和制造商可以快速,廉价地测试设计最有可能遇到问题的部分,解决这些问题,然后构建完整的设计。

这种违反直觉的想法(最快的构建东西的方法是首先要构建其他东西)是由脚手架和汤姆森的望远镜规则共享的。

工程科学

在技​​术研究中,技术演示者是一种原型,可作为新技术或未来产品的概念验证和演示模型,证明其可行性并说明了可疑的应用。

在大型开发项目中,测试台是一个平台和原型开发环境,用于对新技术,组件,科学理论和计算工具进行严格的实验和测试。

随着计算机建模的最新进展,消除物理原型的创建变得越来越实用(除非出于促销目的大大降低了尺度),而是将最终产品的所有方面建模为计算机模型。在波音787 Dreamliner中可以看到这样的开发的一个例子,其中第一个全尺寸的物理实现是在系列生产线上进行的。现在,计算机建模已被广泛用于汽车设计中,无论是用于车辆的样式和空气动力学)还是在功能中,尤其是用于改善车辆耐撞击性和减轻重量以改善行驶里程。

机械工程

原型一词的最常见用途是功能性的,尽管实验性的是非军事机器(例如,汽车,家用电器,消费电子产品),其设计师希望通过大规模生产构建,而不是模型的模型。 ,这是机器外观的惰性表示,通常是由某些不可固定物质制成的。

电子设计师通常使用“ DIP”软件包从面包板脱衣舞板完美板上构建第一个原型。

但是,越来越多的第一个功能原型建立在与生产PCB几乎相同的“原型PCB ”上,因为PCB制造价格下跌,并且倾角包中不可用许多组件可用,但仅在SMT软件包中可用于放置SMT软件包中可用。在PCB上。

军事机器和航空的建造者更喜欢“实验”和“服务测试”术语。

电子产品

简单的电子电路原型在面包板上
光电学原型的示例( Texas Instruments ,DLP电影原型系统)

电子产品中,原型制作意味着建立一个实际电路,以验证其有效,并提供一个物理平台,以调试它。该原型通常是使用诸如电线包裹或使用面包板脱衣舞板套头板等技术构建的,结果是电路与设计上的电路相同,但与最终产品不相同。

存在诸如Fritzing之类的开源工具,可以记录电子原型(尤其是基于面包板的原型)并转向物理生产。诸如Arduino之类的原型平台也简化了编程和与微控制器进行交互的任务。开发人员可以选择使用原型平台部署其发明,或仅用微控制器芯片和与其产品相关的电路替换。

技术人员可以使用这些技术快速构建原型(并进行添加和修改),但是对于批量生产的速度比生产这些其他类型的原型板要快得多,通常比生产大量的定制印刷电路板要便宜。快速转变PCB制造和组装公司的扩散使快速原型制作的概念适用于电子电路设计。现在,即使有最小的被动组件和最大的细脚套件,也可以在几天之内制造,组装甚至进行测试。

计算机编程和计算机科学

原型软件通常称为alpha等级,这意味着它是第一个运行的版本。通常只实现了一些功能,Alpha的主要重点是要在其中添加功能基本代码。一旦Alpha级软件具有集成到IT的大多数所需功能,它就会成为测试整个软件的beta软件,并调整程序在开发过程中无法预料的情况下正确响应。

通常,最终用户可能无法在初始阶段提供完整的应用程序目标,详细的输入,处理或输出要求。在用户评估后,将根据用户的反馈来构建另一个原型,然后再次返回客户评估。周期首先要聆听用户,然后构建或修改模型,并让用户测试模型,然后返回。现在有一个新一代的工具称为应用程序仿真软件,该工具在开发之前有助于快速模拟应用程序。

Extreme编程使用迭代设计一次逐渐添加一项功能到初始原型。

其他编程/计算概念

在许多编程语言中,函数原型子例程或函数的声明(不应与软件原型设计混淆)。该术语是C / C ++特定的;该概念的其他术语是签名类型接口。在基于原型的编程(一种面向对象的编程形式)中,通过克隆现有对象(称为原型)来产生新对象。

该术语还可以指原型JavaScript框架

此外,该术语可能是指原型设计模式。

组织或企业内的连续学习方法也可以通过软件模型使用业务或过程原型的概念。

原型性的概念用于描述网站偏离预期规范的程度,并导致对该网站设计的用户偏好降低。

数据原型制作

数据原型功能工作原型的一种形式。其创建的理由通常是数据迁移数据集成或应用程序实现项目以及用作输入的原材料是项目开始时存在的所有相关数据的实例。

数据原型的目标是生成:

  • 一组数据清洁和转换规则,这些规则可产生适合目的数据。
  • 数据集是将这些规则应用于相关原始(源)数据实例的结果。

为此,数据架构师使用图形接口使用原始数据进行交互开发和执行转换和清洁规则。然后评估所得数据并进行了完善。除了数据架构师对数据在屏幕上的明显视觉检查之外,通常的评估和验证方法是使用数据分析软件,然后将所得数据插入目标应用程序的测试版本并试用其使用。

用于人类计算机相互作用的原型制作

当开发与人类互动的软件或数字工具时,原型是一种用于询问和回答设计问题的工件。原型提供了检查设计问题和评估解决方案的手段。

HCI从业者可以采用几种不同类型的原型:

  • “绿野仙踪”原型:在电影《绿野仙踪》中以绿野仙踪的名字命名。这是一种原型方法,通过它的计算机侧由异地或隐藏人伪造。这种原型制作技术对于证明对工程师的困难或冗长的功能特别有用,例如语音用户界面等应用程序。
  • 角色原型:该原型可能不会设计或看起来像是成品,但是这种类型的原型的目的是调查和评估用户需求或原型对用户的作用。他们可以提供用户可能会从中受益的功能,以说明像原型这样的工件可能对用户履行的作用。这种原型的著名例子是杰夫·霍金斯(Jeff Hawkins)在开发棕榈飞行员时所携带的木头块。
  • 纸原型该原型可以使用切割纸,纸板或其他廉价的材料来演示接口。该原型的目的是与用户进行测试,而无需使用数字工具或开发程序来测试功能。最近,纸张原型制作在某些设计圈中不受欢迎,尤其是因为这种方法的低保真性质以及与用户进行测试时缺乏效力。

比例建模

道格拉斯SB2D驱逐舰在风洞中进行测试的比例模型

规模建模领域(包括型号铁路,车辆建模,飞机建模,军事建模等),原型是规模模型的实际基础或源头,例如真实的EMD GP38-2机车 -这是Athearn (除其他制造商)机车模型的原型。从技术上讲,任何非生物物体都可以用作模型的原型,包括结构,设备和设备等,但通常原型的意思是,包括汽车在内的全尺寸真实世界(Prototype 1957 Chevy拥有)产生了许多型号),军事设备(例如M4 Shermans,美国军事建模者中的最爱),铁路设备,汽车卡车,摩托车和太空飞船(如真实世界,例如阿波罗/土星与ISS或ISS)。截至2014年,基本的快速原型机(例如3D打印机)的价格约为2,000美元,但更大,更精确的机器的价格可能高达500,000美元。

建筑学

体系结构中,原型是指建筑模型制作(作为规模建模的形式)或作为美学或物质实验的一部分,例如澳大利亚的40个墙壁房屋开源物质原型制作中心。

建筑师原型在结构,美学和技术上测试思想。原型是否起作用不是主要重点:建筑原型是建筑师获得洞察力的启示过程。

计量学

计量学的科学和实践中,原型是一种人为对象,被用作测量一些物理量的标准,以将该物理数量的所有测量基于与该物理数量的所有测量。有时,此标准对象称为工件。在国际单位体系SI )中,自2019年5月20日以来一直没有原型标准。在此日期之前,最后使用的原型是千克的国际原型,在法国塞维尔斯(一个国际重量与措施局)(国际重量和措施局)保存在法国塞维尔斯(一个郊区)的固体铂金iiridium圆柱体。定义恰好是一公斤。该原型的副本是制造的,并发给了许多国家,以代表千克的国家标准,并定期将其与巴黎原型进行比较。现在,重新定义了千克,以使普朗克常数h处方的价值准确6.626 070 15 × 10 -34 joule-second(j·S)

直到1960年,仪表一直由铂金iridium原型栏定义,上面有两个标记(根据定义,分开一米),是仪表的国际原型, 1983年,该仪表被重新定义为一秒钟的1/299,792,458在1/299,792,458中覆盖的自由空间距离(因此将光速定义为299,792,458米)。

自然科学

在许多科学中,从病理到分类学到分类学,原型是指疾病,物种等,为整个类别树立了一个很好的榜样。在生物学中,原型是物种或其他群体的祖先或原始形式。原型。例如,塞内加尔bichir被视为其属息肉的原型。

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