Protótipo - Prototype

Um protótipo é uma amostra, modelo ou lançamento inicial de um produto criado para testar um conceito ou processo. É um termo usado em uma variedade de contextos, incluindo semântica , design , eletrônica e programação de software . Um protótipo é geralmente usado para avaliar um novo design para aumentar a precisão por analistas de sistema e usuários. A prototipagem serve para fornecer especificações para um sistema real e funcional, ao invés de um sistema teórico. Em alguns modelos de fluxo de trabalho de design, a criação de um protótipo (um processo às vezes chamado de materialização ) é a etapa entre a formalização e a avaliação de uma ideia.

Um protótipo também pode significar um exemplo típico de algo como no uso da derivação ' prototípico '. Este é um termo útil na identificação de objetos, comportamentos e conceitos que são considerados a norma aceita e é análogo a termos como estereótipos e arquétipos .

A palavra protótipo deriva do grego πρωτότυπον prototypon , "forma primitiva", neutro de πρωτότυπος prototypos , "original, primitivo", de πρῶτος protos , "primeiro" e τύπος typos , "impressão".

Tipos

Os protótipos exploram diferentes aspectos de um design pretendido:

• Um protótipo de prova de princípio serve para verificar alguns aspectos funcionais importantes do design pretendido, mas geralmente não possui todas as funcionalidades do produto final.
• Um protótipo funcional representa toda ou quase toda a funcionalidade do produto final.
• Um protótipo visual representa o tamanho e a aparência, mas não a funcionalidade, do design pretendido. Um protótipo de estudo de forma é um tipo preliminar de protótipo visual no qual os recursos geométricos de um design são enfatizados, com menos preocupação com a cor, textura ou outros aspectos da aparência final.
• Um protótipo de experiência do usuário representa o suficiente da aparência e função do produto para que possa ser usado para pesquisas do usuário .
• Um protótipo funcional captura tanto a função quanto a aparência do design pretendido, embora possa ser criado com diferentes técnicas e até mesmo em escala diferente do design final.
• Um protótipo de papel é uma representação impressa ou desenhada à mão da interface do usuário de um produto de software. Esses protótipos são comumente usados ​​para testes iniciais de um design de software e podem ser parte de um passo a passo do software para confirmar as decisões de design antes que níveis mais caros de esforço de design sejam gastos.

Diferenças na criação de um protótipo versus um produto final

Em geral, a criação de protótipos será diferente da criação do produto final em alguns aspectos fundamentais:

• Material : Os materiais que serão usados ​​em um produto final podem ser caros ou difíceis de fabricar, portanto, os protótipos podem ser feitos de materiais diferentes do produto final. Em alguns casos, os materiais de produção final podem ainda estar em desenvolvimento e ainda não disponíveis para uso em um protótipo.
• Processo : os processos de produção em massa geralmente são inadequados para a fabricação de um pequeno número de peças, portanto, os protótipos podem ser feitos usando processos de fabricação diferentes do produto final. Por exemplo, um produto final que será feito por moldagem por injeção de plástico exigirá ferramentas personalizadas caras, portanto, um protótipo para este produto pode ser fabricado por usinagem ou estereolitografia. Diferenças no processo de fabricação podem levar a diferenças na aparência do protótipo em comparação com o produto final.
• Verificação : O produto final pode estar sujeito a uma série de testes de garantia de qualidade para verificar a conformidade com desenhos ou especificações. Esses testes podem envolver acessórios de inspeção personalizados, métodos de amostragem estatística e outras técnicas apropriadas para a produção contínua de uma grande quantidade do produto final. Os protótipos geralmente são feitos com uma inspeção individual muito mais detalhada e a suposição de que algum ajuste ou retrabalho fará parte do processo de fabricação. Os protótipos também podem ser isentos de alguns requisitos que se aplicam ao produto final.

Engenheiros e especialistas em protótipos tentam minimizar o impacto dessas diferenças na função pretendida para o protótipo. Por exemplo, se um protótipo visual não for capaz de usar os mesmos materiais do produto final, eles tentarão substituir os materiais por propriedades que simulem de perto os materiais finais pretendidos.

Características e limitações dos protótipos

Engenheiros e especialistas em prototipagem buscam entender as limitações dos protótipos para simular exatamente as características de seu design pretendido.

É importante perceber que, por sua própria definição, os protótipos representarão algum compromisso do projeto de produção final. Devido às diferenças em materiais, processos e fidelidade de design, é possível que um protótipo não funcione de forma aceitável, enquanto o design de produção pode ter sido sólido. Uma ideia contra-intuitiva é que os protótipos podem realmente ter um desempenho aceitável, ao passo que o design de produção pode apresentar falhas, uma vez que materiais e processos de prototipagem podem ocasionalmente superar seus equivalentes de produção.

Em geral, pode-se esperar que os custos individuais do protótipo sejam substancialmente maiores do que os custos finais de produção devido a ineficiências de materiais e processos. Protótipos também são usados ​​para revisar o projeto com o objetivo de reduzir custos por meio de otimização e refinamento.

É possível usar o teste de protótipo para reduzir o risco de um design não funcionar conforme o esperado; no entanto, os protótipos geralmente não podem eliminar todos os riscos. Existem limitações pragmáticas e práticas para a capacidade de um protótipo de corresponder ao desempenho final pretendido do produto e algumas permissões e julgamento de engenharia são frequentemente necessários antes de avançar com um projeto de produção.

Construir o design completo costuma ser caro e pode consumir muito tempo, especialmente quando repetido várias vezes - construir o design completo, descobrir quais são os problemas e como resolvê-los e, em seguida, construir outro design completo. Como alternativa, técnicas de prototipagem rápida ou desenvolvimento rápido de aplicativos são usadas para os protótipos iniciais, que implementam parte, mas não todo, do design completo. Isso permite que os projetistas e fabricantes testem de forma rápida e econômica as partes do projeto com maior probabilidade de apresentar problemas, resolvam esses problemas e construam o projeto completo.

Essa ideia contra-intuitiva - de que a maneira mais rápida de construir algo é, primeiro, construir outra coisa - é compartilhada pelo andaime e pela regra do telescópio.

Ciências da engenharia

Na pesquisa de tecnologia, um demonstrador de tecnologia é um protótipo que serve como prova de conceito e modelo de demonstração para uma nova tecnologia ou produto futuro, comprovando sua viabilidade e ilustrando aplicações concebíveis.

Em grandes projetos de desenvolvimento, um testbed é uma plataforma e ambiente de desenvolvimento de protótipo para experimentação e teste rigorosos de novas tecnologias, componentes, teorias científicas e ferramentas computacionais.

Com os avanços recentes na modelagem por computador, está se tornando prático eliminar a criação de um protótipo físico (exceto possivelmente em escalas muito reduzidas para fins promocionais), em vez de modelar todos os aspectos do produto final como um modelo de computador . Um exemplo de tal desenvolvimento pode ser visto no Boeing 787 Dreamliner , no qual a primeira realização física em tamanho real é feita na linha de produção em série. A modelagem por computador agora está sendo amplamente usada no design automotivo, tanto para a forma (no estilo e na aerodinâmica do veículo) quanto na função - especialmente para melhorar a resistência ao choque do veículo e na redução de peso para melhorar a quilometragem.

Engenharia mecânica e elétrica

O uso mais comum da palavra protótipo é uma versão funcional, embora experimental, de uma máquina não militar (por exemplo, automóveis, eletrodomésticos, eletrônicos de consumo) cujos designers gostariam de ter construído por meios de produção em massa , em vez de uma maquete , que é uma representação inerte da aparência de uma máquina, muitas vezes feita de alguma substância não durável.

Um designer de eletrônicos geralmente constrói o primeiro protótipo de protoboard ou stripboard ou perfboard , normalmente usando pacotes "DIP".

No entanto, cada vez mais o primeiro protótipo funcional é construído em um "protótipo de PCB " quase idêntico ao PCB de produção, pois os preços de fabricação de PCB caem e muitos componentes não estão disponíveis em pacotes DIP , mas apenas disponíveis em pacotes SMT otimizados para colocação em um PCB.

Os construtores de máquinas militares e de aviação preferem os termos "experimental" e "teste de serviço".

Prototipagem de eletrônicos

Em eletrônica , prototipagem significa construir um circuito real com um projeto teórico para verificar se ele funciona e fornecer uma plataforma física para depurá-lo, caso não funcione. O protótipo é frequentemente construído usando técnicas como enrolamento de arame ou usando veroboard ou breadboard , com o resultado sendo um circuito que é eletricamente idêntico ao projeto, mas não fisicamente idêntico ao produto final.

Ferramentas de código aberto como o Fritzing existem para documentar protótipos eletrônicos (especialmente os baseados em breadboard) e mover em direção à produção física. Plataformas de prototipagem como Arduino também simplificam a tarefa de programar e interagir com um microcontrolador . O desenvolvedor pode escolher implantar sua invenção no estado em que se encontra, usando a plataforma de prototipagem ou substituí-la apenas com o chip do microcontrolador e os circuitos que são relevantes para seu produto.

Um técnico pode construir rapidamente um protótipo (e fazer acréscimos e modificações) usando essas técnicas, mas para a produção em massa é muito mais rápido e geralmente mais barato produzir em massa placas de circuito impresso personalizadas do que produzir esses outros tipos de placas de protótipo. A proliferação de empresas de fabricação e montagem de PCBs de giro rápido permitiu que os conceitos de prototipagem rápida fossem aplicados ao projeto de circuitos eletrônicos. Agora é possível, mesmo com os menores componentes passivos e maiores pacotes de passo fino, ter placas fabricadas, montadas e até testadas em questão de dias.

Programação e ciência da computação

O software de protótipo é frequentemente referido como grau alfa, o que significa que é a primeira versão a ser executada. Freqüentemente, apenas algumas funções são implementadas, o foco principal do alfa é ter um código de base funcional ao qual recursos podem ser adicionados. Uma vez que o software de nível alfa tem a maioria dos recursos necessários integrados a ele, ele se torna um software beta para testar todo o software e ajustar o programa para responder corretamente durante situações imprevistas durante o desenvolvimento.

Freqüentemente, os usuários finais podem não ser capazes de fornecer um conjunto completo de objetivos de aplicativo, entrada detalhada, processamento ou requisitos de saída no estágio inicial. Após a avaliação do usuário, outro protótipo será construído com base no feedback dos usuários e, novamente, o ciclo retorna à avaliação do cliente. O ciclo começa ouvindo o usuário, seguido pela construção ou revisão de um mock-up e deixando o usuário testar o mock-up e , em seguida, voltar. Existe agora uma nova geração de ferramentas chamadas Software de Simulação de Aplicativos, que ajudam a simular aplicativos rapidamente antes de seu desenvolvimento.

A programação extrema usa design iterativo para adicionar gradualmente um recurso de cada vez ao protótipo inicial.

Outros conceitos de programação / computação

Em muitas linguagens de programação , um protótipo de função é a declaração de uma sub - rotina ou função (e não deve ser confundido com a prototipagem de software). Este termo é bastante específico para C / C ++ ; outros termos para essa noção são assinatura , tipo e interface . Na programação baseada em protótipos (uma forma de programação orientada a objetos ), novos objetos são produzidos pela clonagem de objetos existentes, que são chamados de protótipos.

O termo também pode se referir ao Prototype Javascript Framework .

Além disso, o termo pode se referir ao padrão de design do protótipo .

As abordagens de aprendizado contínuo dentro de organizações ou negócios também podem usar o conceito de protótipos de negócios ou processos por meio de modelos de software.

O conceito de prototipicidade é usado para descrever o quanto um site se desvia da norma esperada e leva a uma redução da preferência do usuário pelo design desse site.

Prototipagem de dados

Um protótipo de dados é uma forma de protótipo funcional ou funcional . A justificativa para sua criação é geralmente uma migração de dados , integração de dados ou projeto de implementação de aplicativo e as matérias-primas utilizadas como entrada são uma instância de todos os dados relevantes existentes no início do projeto.

Os objetivos da prototipagem de dados são produzir:

• Um conjunto de regras de limpeza e transformação de dados que foram vistas para produzir dados que são adequados para o propósito.
• Um conjunto de dados que é o resultado dessas regras aplicadas a uma instância dos dados brutos (fonte) relevantes.

Para conseguir isso, um arquiteto de dados usa uma interface gráfica para desenvolver e executar interativamente as regras de transformação e limpeza usando dados brutos. Os dados resultantes são avaliados e as regras refinadas. Além da verificação visual óbvia dos dados na tela pelo arquiteto de dados, as abordagens usuais de avaliação e validação são usar o software de criação de perfil de dados e, em seguida, inserir os dados resultantes em uma versão de teste do aplicativo de destino e testar seu uso.

Modelagem em escala

No campo da modelagem em escala (que inclui modelagem ferroviária , modelagem de veículo, modelagem de avião , modelagem militar, etc.), um protótipo é a base ou fonte do mundo real para um modelo em escala - como a locomotiva EMD GP38-2 real - que é o protótipo do modelo de locomotiva de Athearn (entre outros fabricantes). Tecnicamente, qualquer objeto não vivo pode servir como um protótipo para um modelo, incluindo estruturas, equipamentos e eletrodomésticos, e assim por diante, mas geralmente os protótipos passaram a significar veículos do mundo real em tamanho real, incluindo automóveis (o protótipo 1957 Chevy tem gerou muitos modelos), equipamento militar (como M4 Shermans, um favorito entre os modeladores militares dos EUA), equipamento ferroviário, caminhões a motor, motocicletas e naves espaciais (mundo real, como Apollo / Saturn Vs ou a ISS). Em 2014, máquinas de protótipo rápido básicas (como impressoras 3D ) custavam cerca de US $ 2.000, mas máquinas maiores e mais precisas podem custar até US $ 500.000.

Arquitetura

Na arquitetura , a prototipagem se refere à criação de modelos arquitetônicos (como forma de modelagem em escala ) ou como parte da experimentação estética ou de materiais , como o centro de prototipagem de materiais de código aberto Forty Wall House na Austrália.

Protótipo de arquitetos para testar ideias estrutural, estética e tecnicamente. Se o protótipo funciona ou não, não é o foco principal: a prototipagem arquitetônica é o processo revelador por meio do qual o arquiteto obtém insight.

Metrologia

Na ciência e na prática da metrologia , um protótipo é um objeto feito pelo homem que é usado como o padrão de medição de alguma quantidade física para basear todas as medições dessa quantidade física. Às vezes, esse objeto padrão é chamado de artefato . No Sistema Internacional de Unidades ( SI ), ainda não existe um padrão de protótipo desde 20 de maio de 2019 . Antes dessa data, o último protótipo usado foi o protótipo internacional do quilograma , um cilindro sólido de platina-irídio mantido no Bureau International des Poids et Mesures (Escritório Internacional de Pesos e Medidas) em Sèvres França (um subúrbio de Paris ) que por a definição era a massa de exatamente um quilograma . Cópias deste protótipo são feitas e emitidas para muitas nações para representar o padrão nacional do quilograma e são comparadas periodicamente com o protótipo de Paris. Agora o quilograma é redefinido de tal forma que a constante de Planck h é prescrita com um valor de exatamente6,626 070 15 × 10 ⁻³⁴  joule-segundo (J⋅s)

Até 1960, o medidor era definido por uma barra de protótipo de platina-irídio com duas marcas (que eram, por definição, espaçadas por um metro), o protótipo internacional do medidor , e em 1983 o medidor foi redefinido para ser o distância no espaço livre coberto pela luz em 1 / 299.792.458 de segundo ( definindo assim a velocidade da luz em 299.792.458 metros por segundo).

Ciências Naturais

Em muitas ciências, da patologia à taxonomia, protótipo se refere a uma doença, espécie, etc., o que constitui um bom exemplo para toda a categoria. Em biologia, protótipo é a forma ancestral ou primitiva de uma espécie ou outro grupo; um arquétipo. Por exemplo, o bichir do Senegal é considerado o protótipo de seu gênero, Polypterus .

Veja também

• impressao 3D
• Modelagem de argila
• Produto com minima viabilidade
• Prototipagem rápida
• Artigo de teste (desambiguação)

Referências