Prototipe

'n Prototipe is 'n vroeë voorbeeld, model, of uitreiking van 'n produk wat gebou word om 'n konsep of proses te toets of om as 'n voorbeeld te dien waaruit geleer of wat herhaal kan word. 'n Prototipe word gewoonlik gebruik om 'n nuwe ontwerp te evalueer sodat die akkuraatheid deur stelselontleders en gebruikers verbeter kan word. Prototipering verskaf spesifikasies vir 'n werklike, werkende stelsel.

'n Verskeidenheid prototipes wat tot die finale ontwerp gelei het

Die woord prototipe is afgelei van die Griekse πρωτότυπον prototypon, "primitiewe vorm", onsydig van πρωτότυπος prototypos, "oorspronklike, primitiewe", en van πρῶτος protos, "eerste" en τύπος typos, "indruk".

Basiese prototipekategorieë

Prototipes ondersoek verskillende aspekte van 'n beoogde ontwerp:

• 'n Bewys-van-konsep-prototipe word gebruik om sekere belangrike aspekte van die beoogde ontwerp te kontroleer, maar beskik gewoonlik nie oor al die funksionaliteit van die eindproduk nie.
• 'n Werkende prototipe verteenwoordig die funksionaliteit van die eindproduk.
• 'n Visuele prototipe verteenwoordig die grootte en voorkoms, maar nie die funksionaliteit van die beoogde ontwerp nie.
• 'n Gebruikerservaring-prototipe verteenwoordig die voorkoms en funksie van die produk in só 'n mate dat dit vir gebruikersnavorsing gebruik kan word.
• 'n Funksionele prototipe beskik oor die funksie sowel voorkoms van die beoogde ontwerp, maar dit word nie noodwendig met dieselfde tegnieke of op dieselfde skaal as die finale ontwerp geskep nie.
• 'n Papierprototipe is 'n gedrukte of handgetekende voorstelling van die gebruikerkoppelvlak van 'n sagtewareproduk.

Verskille tussen die vervaardiging van 'n prototipe en 'n finale produk

Oor die algemeen is daar 'n paar fundamentele verskille tussen die vervaardiging van 'n prototipe vs. die eindproduk:

• Materiaal – Die materiale wat in 'n eindproduk gebruik word, is moontlik duur of moeilik om te vervaardig, dus sal ander materiale vir prototipes gebruik word. In sommige gevalle is die produksiemateriale steeds besig om ontwikkel te word en nog nie beskikbaar om in 'n prototipe te gebruik nie.
• Proses – Massaproduksieprosesse is dikwels nie geskik vir die vervaardiging van 'n klein hoeveelheid onderdele nie. Daar word dus soms van ander vervaardigingsprosesse vir 'n prototipe gebruik gemaak. Verskille in vervaardigingsprosesse kan tot verskille in die voorkoms van die prototipe in vergelyking met die eindproduk lei.
• Verifikasie - Die eindproduk word gewoonlik aan 'n aantal toetse onderwerp om voldoening aan tekeninge of spesifikasies te kontroleer. Prototipes gaan oor die algemeen gepaard met baie noukeuriger individuele inspeksie, en met die veronderstelling dat wysigings deel van die vervaardigingsproses sal wees. Prototipies word ook soms vrygestel van sekere vereistes wat op die finale produk van toepassing is.

Ingenieurs en prototipespesialiste sal probeer om die impak van hierdie verskille op die beoogde rol van die prototipe te minimaliseer.

Eienskappe en beperkings van prototipes

'n Prototipe van die Poolse ekonomie-luikrugmotor Beskid 106 wat in die 1980's ontwerp is

Dit is belangrik om te besef dat prototipes uiteraard nie aan al die vereistes van die eindproduk sal voldoen nie. Weens verskille in materiale, prosesse en ontwerpgetrouheid, sal 'n prototipe moontlik onderpresteer alhoewel daar niks met die produksieontwerp skort nie.

Weens die tekortkominge in materiale en prosesse is die koste van individuele prototipes gewoonlik aansienlik hoër as die eindproduksiekoste. Prototipes word ook gebruik om die ontwerp te hersien sodat koste deur optimalisering en verfyning besnoei kan word.

Prototipetoetsing kan gebruik word om die risiko van onderprestasie te verminder, maar prototipes kan egter nie alle risiko's elimineer nie. Daar is pragmatiese en praktiese beperkings op 'n prototipe se vermoë om die beoogde finale prestasie van die produk te ewenaar.

Die bou van die volledige ontwerp is dikwels duur en tydrowend, veral wanneer dit verskeie kere herhaal moet word – die konstruering van die volledige ontwerp, identifisering van probleme en hoe om hulle op te los en dan die herbou van 'n volgende ontwerp. As alternatief word - of sneltoepassingsontwikkelingstegnieke vir aanvanklike prototipes gebruik waar slegs 'n gedeelte van die volledige ontwerp geïmplementeer word. Dit stel ontwerpers en vervaardigers in staat om die potensieel problematiese onderdele van die ontwerp op 'n vinnige en goedkoop manier te toets, hierdie probleme op te los en dan die volledige ontwerp te bou.

Hierdie teenintuïtiewe idee – vinnigste manier om iets te bou, is om eers iets anders te bou — word deur steierwerk en die teleskoopreël ondersteun.

Ingenieurswetenskappe

In tegnologiese navorsing is 'n tegnologiedemonstrator 'n prototipe wat as 'n bewys-van-konsep en demonstrasiemodel vir nuwe tegnologieë of 'n toekomstige produk dien. Dit word gebruik om die lewensvatbaarheid te bewys en toepassings te illustreer.

In groot ontwikkelingsprojekte word 'n toetsbed as 'n platform en prototipe-ontwikkelingsomgewing gebruik vir streng eksperimentering en die toetsing van nuwe tegnologieë, komponente, wetenskaplike teorieë en berekeninginstrumente.

Met die onlangse vooruitgang in rekenaarmodellering is dit vandag prakties om die vervaardiging van fisiese prototipes uit te skakel en is dit moontlik om alle aspekte van die eindproduk as 'n te modelleer. Rekenaarmodellering word nou algemeen in motorontwerp gebruik, ten opsigte van vorm (die styl en aërodinamika van die voertuig) en funksie – veral vir die verbetering van en mylafstand.

Meganiese en elektriese ingenieurswerk

Die mees algemene gebruik van die woord prototipe is 'n funksionele, alhoewel eksperimentele, weergawe van 'n niemilitêre masjien (bv., motors, huishoudelike toestelle, elektroniese verbruikersware) wat ontwerpers graag met massaproduksiemiddele sou wou bou.

Bouers van militêre masjinerie en lugvaart verkies die terme "eksperimenteel" en "dienstoets".

Elektroniese prototipering

'n Eenvoudige elektroniese stroombaanprototipe op 'n broodbord.

In elektronika beteken prototipering die bou van 'n werklike stroombaan gebaseer op 'n teoretiese ontwerp om te verifieer dat dit werk, en om 'n fisiese platform te verskaf sodat foute uitgeskakel kan word. Die prototipe word dikwels met tegnieke soos draailaskoppeling gebou, of deur van 'n verobord of broodbord gebruik te maak. Die resultaat is 'n stoombaan wat elektries identies aan die ontwerp is, maar nie fisies nie.

Rekenaarprogrammering/rekenaarwetenskap

In baie programmeertale is 'n funksieprototipe die  van 'n  of funksie (en dit mag nie met sagtewareprototipering verwar word nie). Hierdie term is eerder C/C++-spesifiek; ander terme vir hierdie idee is tipe en koppelvlak. In prototipegebaseerde programmering ('n vorm van objekgeoriënteerde programmering) word nuwe objekte vervaardig deur bestaande objekte te kloon wat prototipes genoem word.

Prototipe sagteware word dikwels alfagraad genoem, menende dat dit die eerste weergawe is. Daar word gewoonlik net 'n paar funksies geïmplementeer; die primêre fokus van die alfa is om 'n funksionele basiskode te hê waarby kenmerke gevoeg kan word. Sodra die meeste van die vereiste kenmerke by die alfasagteware geïntegreer is, word dit beta-sagteware genoem en gebruik om die volledige sagteware te toets en die program aan te pas sodat dit gedurende onvoorsiene situasies tydens ontwikkeling korrek sal reageer.

Ekstreme programmering gebruik iteratiewe ontwerp om een kenmerk op 'n slag by die aanvanklike prototipe te voeg.

Oor die algemeen is daar 'n paar fundamentele verskille tussen die vervaardiging van 'n prototipe vs. die eindproduk:

'n Dataprototipe is 'n vorm van 'n funksionele of werkende prototipe. Met dataprototipering word daar beoog om die volgende te skep:

• 'n Stel beproefde datasuiwerings- en transformasiereëls vir die produksie van data wat aan gebruiksvoorwaardes voldoen.
• 'n Datastel wat die resultaat is van die toepassing van bogenoemde reëls op 'n voorbeeld van die relevante onverwerkte data.

Skaalmodellering

Op die gebied van  is 'n prototipe die werklike basis of bron vir 'n skaalmodel. Tegnies gesproke kan enige nielewende voorwerp as 'n prototipe vir 'n model dien, insluitend strukture, toerusting en toestelle, maar oor die algemeen verwys prototipes vandag na lewensgroot, werklike voertuie insluitend motors, militêre toerusting, spoorwegtoerusting, vragmotors, motorfietse en ruimtetuie.

Metrologie

In die wetenskap en beoefening van metrologie is 'n prototipe 'n mensgemaakte voorwerp wat as dié standaardafmeting van 'n sekere fisiese kwantiteit gebruik word en waarop alle afmetings van daardie fisiese kwantiteit gebaseer word. Soms word hierdie standaardvoorwerp 'n artefak genoem. Die enigste standaardvoorwerp wat steeds in gebruik is, is die Internasionale prototipe kilogram, 'n soliede platinum-iridium silinder by die Bureau International des Poids et Mesures (Internasionale buro van gewigte en mate) in Parys wat presies een kilogram weeg. Replikas van hierdie prototipe word aan baie nasies uitgereik om die nasionale standaard van die kilogram te verteenwoordig en word van tyd tot tyd met die Paryse prototipe vergelyk.

Tot en met 1960 was die meter deur 'n platinum-iridium prototipe staaf met twee merkies daarop (uiteraard een meter van mekaar af gespasieer) gedefinieer. In 1983 is die meter opnuut gestandaardiseer as die afstand wat lig in 1/299,792,458ste van 'n sekonde aflê.

Bouers van militêre masjinerie en lugvaart verkies die terme "eksperimenteel" en "dienstoets".

Natuurwetenskappe

In baie wetenskappe, van patologie tot taksonomie, verwys prototipe na 'n siekte, spesie, ens. wat 'n goeie voorbeeld vir die hele kategorie stel. In Biologie is prototipe die voorouerlike of primitiewe vorm van 'n spesie of ander groep; 'n argetipe.

Sien ook

• 3D-drukwerk

Verwysings

1. Blackwell, A. H.; Manar, E., eds. (2015).
2. "Prototyping Definition" Geargiveer 15 Oktober 2012 op Wayback Machine.
3. Harper, Douglas. "prototype (n.
4. Somiya, Shigeyuki, ed. (2013).
5. "Prototypes: General Categories" Geargiveer 16 Januarie 2017 op Wayback Machine.
6. "Prototyping".
7. "5.5 Function Prototypes".
8. "Alpha Version Definition"^{[dooie skakel]}.
9. prototype.