Protótipo

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Protótipo de sinalização no Boise Greenbelt , teste de ferrugem , resistência à pintura , durabilidade, etc.
Uma placa explicando a sinalização do protótipo

Um protótipo é uma amostra, modelo ou lançamento inicial de um produto construído para testar um conceito ou processo. [1] 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 projeto para aumentar a precisão por analistas de sistema e usuários. [2] A prototipagem serve para fornecer especificações para um sistema real e funcional, em vez de um sistema teórico. [3] 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 aavaliação de uma ideia. [4]

Um protótipo também pode significar um exemplo típico de algo como no uso da derivação ' prototípico '. [5] Este é um termo útil para identificar 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", neutra de πρωτότυπος prototypos , "original, primitivo", de πρῶτος protos , "primeiro" e τύπος typos , "impressão". [1] [6]

Tipos [ editar ]

Os protótipos exploram diferentes aspectos de um projeto pretendido: [7]

  • Um protótipo de prova de princípio serve para verificar alguns aspectos funcionais importantes do projeto pretendido, mas geralmente não possui todas as funcionalidades do produto final. [8]
  • Um protótipo funcional representa toda ou quase toda a funcionalidade do produto final. [9]
  • 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 as características geométricas de um projeto são enfatizadas, com menos preocupação com cor, textura ou outros aspectos da aparência final. [10]
  • Um protótipo de experiência do usuário representa o suficiente da aparência e função do produto para que possa ser usado para pesquisa do usuário . [11]
  • Um protótipo funcional captura tanto a função quanto a aparência do projeto pretendido, embora possa ser criado com técnicas diferentes e até com escala diferente do projeto final. [12] [13]
  • 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 projeto de software e podem fazer parte de um passo a passo de software para confirmar as decisões de projeto antes que níveis mais caros de esforço de projeto sejam gastos. [14]

Diferenças na criação de um protótipo versus um produto final [ editar ]

Em geral, a criação de protótipos difere 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, então os protótipos podem ser feitos de materiais diferentes do produto final. Em alguns casos, os materiais de produção final ainda podem estar em desenvolvimento e ainda não estão disponíveis para uso em um protótipo.
  • Processo : Os processos de produção em massa são muitas vezes inadequados para fazer um pequeno número de peças, então 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 relação ao produto final.
  • Verificação : O produto final pode ser submetido a vários testes de garantia de qualidade para verificar a conformidade com desenhos ou especificações. Esses testes podem envolver dispositivos 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 próxima e a suposição de que algum ajuste ou retrabalho fará parte do processo de fabricação. Os protótipos também podem ser dispensados ​​de alguns requisitos que se aplicarão 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 que o produto final, eles tentarão substituir materiais com propriedades que simulem de perto os materiais finais pretendidos.

Características e limitações dos protótipos [ editar ]

Um protótipo do carro hatchback polonês Beskid 106 projetado na década de 1980

Engenheiros e especialistas em prototipagem buscam entender as limitações dos protótipos para simular exatamente as características do projeto pretendido.

É importante perceber que, por sua própria definição, os protótipos representarão algum comprometimento do projeto de produção final. Devido a diferenças de materiais, processos e fidelidade de design, é possível que um protótipo não tenha um desempenho aceitável, enquanto o design de produção pode ter sido bom. Uma ideia contra-intuitiva é que os protótipos podem realmente ter um desempenho aceitável, enquanto o design de produção pode ser falho, pois os materiais e processos de prototipagem podem ocasionalmente superar seus equivalentes de produção.

Em geral, pode-se esperar que os custos de protótipos individuais sejam substancialmente maiores do que os custos de produção final devido a ineficiências em materiais e processos. Os protótipos também são usados ​​para revisar o projeto com o objetivo de reduzir custos por meio de otimização e refinamento. [15]

É possível usar o teste de protótipo para reduzir o risco de um projeto não funcionar como pretendido, 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 concessões e julgamentos de engenharia são frequentemente necessários antes de avançar com um projeto de produção.

Construir o projeto completo geralmente é caro e pode ser demorado, especialmente quando repetido várias vezes – construir o projeto completo, descobrir quais são os problemas e como resolvê-los e, em seguida, construir outro projeto 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 projeto completo. Isso permite que designers e fabricantes testem de forma rápida e barata as partes do projeto com maior probabilidade de ter problemas, resolvam esses problemas e, em seguida, construam o projeto completo.

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

Ciências da engenharia [ editar ]

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 um ambiente de desenvolvimento de plataforma e protótipo para experimentação e teste rigorosos de novas tecnologias, componentes, teorias científicas e ferramentas computacionais. [16]

Com os recentes avanços 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 está sendo amplamente usada no design automotivo, tanto pela forma (no estilo e aerodinâmica do veículo) quanto na função - especialmente para melhorar a resistência ao impacto do veículo e na redução de peso para melhorar a quilometragem.

Engenharia mecânica e elétrica [ editar ]

O uso mais comum da palavra protótipo é uma versão funcional, embora experimental, de uma máquina não militar ( p . , 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 breadboard ou stripboard ou perfboard , normalmente usando pacotes "DIP".

No entanto, cada vez mais frequentemente o primeiro protótipo funcional é construído em um "protótipo PCB " quase idêntico ao PCB de produção, pois os preços de fabricação do 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". [17]

Prototipagem eletrônica [ editar ]

Um protótipo de circuito eletrônico simples em uma placa de ensaio
Exemplo de protótipo em optoeletrônica ( Texas Instruments , DLP Cinema Prototype System)

Em eletrônica , prototipagem significa construir um circuito real para 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 fios ou usando veroboard ou breadboard , com o resultado sendo um circuito eletricamente idêntico ao projeto, mas não fisicamente idêntico ao produto final. [18]

Ferramentas de código aberto como Fritzing existem para documentar protótipos eletrônicos (especialmente os baseados em protoboard) e avançar para a produção física. Plataformas de prototipagem como o Arduino também simplificam a tarefa de programação e interação com um microcontrolador . [19] O desenvolvedor pode optar por implantar sua invenção como está usando a plataforma de prototipagem ou substituí-la apenas pelo chip microcontrolador e pelos circuitos relevantes para seu produto.

Um técnico pode construir rapidamente um protótipo (e fazer adições e modificações) usando essas técnicas, mas para produção em volume é muito mais rápido e geralmente mais barato produzir placas de circuito impresso personalizadas em massa do que produzir esses outros tipos de placas de protótipo. A proliferação de empresas de fabricação e montagem de PCB 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 os maiores pacotes de passo fino, ter placas fabricadas, montadas e até testadas em questão de dias.

Programação de computadores e ciência da computação [ editar ]

O software protótipo é muitas vezes referido como alpha grade , o que significa que é a primeira versão a ser executada. Muitas vezes, apenas algumas funções são implementadas, o foco principal do alfa é ter um código base funcional ao qual os recursos podem ser adicionados. Uma vez que o software de grau 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 a situações imprevistas durante o desenvolvimento. [20]

Muitas vezes, os usuários finais podem não ser capazes de fornecer um conjunto completo de objetivos de aplicação, 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 uma maquete e permitindo que o usuário teste a maquete e depois volte. Existe agora uma nova geração de ferramentas chamadas Software de Simulação de Aplicativos que ajudam a simular rapidamente aplicativos antes de seu desenvolvimento. [21]

A programação extrema usa design iterativo para adicionar gradualmente um recurso por vez ao protótipo inicial. [22]

Outros conceitos de programação/computação [ editar ]

Em muitas linguagens de programação , um protótipo de função é a declaração de uma sub- rotina ou função (e não deve ser confundido com prototipagem de software). Este termo é bastante específico para C / C++ ; outros termos para esta 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. [23]

O termo também pode se referir ao Prototype Javascript Framework .

Além disso, o termo pode se referir ao padrão de projeto 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 prototipagem é usado para descrever o quanto um site se desvia da norma esperada e leva a uma diminuição da preferência do usuário pelo design desse site. [24]

Prototipagem de dados [ editar ]

Um protótipo de dados é uma forma de protótipo funcional ou funcional . [25] A justificativa para sua criação é geralmente um projeto de migração de dados, integração de dados ou implementação de aplicativos e as matérias-primas usadas como entrada são uma instância de todos os dados relevantes que existem 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 adequados à finalidade.
  • Um conjunto de dados que é o resultado dessas regras aplicadas a uma instância dos dados brutos (origem) relevantes.

Para conseguir isso, um arquiteto de dados usa uma interface gráfica para desenvolver e executar interativamente regras de transformação e limpeza usando dados brutos. Os dados resultantes são então avaliados e as regras refinadas. Além da óbvia verificação visual dos dados na tela pelo arquiteto de dados, as abordagens usuais de avaliação e validação são usar o software de perfil de dados [26] e, em seguida, inserir os dados resultantes em uma versão de teste do aplicativo de destino e testar seu uso .

Prototipagem para Interação Humano-Computador [ editar ]

Ao desenvolver software ou ferramentas digitais com as quais os humanos interagem, um protótipo é um artefato usado para fazer e responder a uma pergunta de design. Os protótipos fornecem os meios para examinar problemas de projeto e avaliar soluções. [27]

Os profissionais de HCI podem empregar vários tipos diferentes de protótipos:

  • Protótipo 'O Mágico de Oz': nomeado após o Mágico de Oz (personagem) no filme, O Mágico de Oz (filme de 1939) . Este é um método de prototipagem com o qual o lado do computador da interação é falsificado por um humano externo ou oculto. [28] Essa técnica de prototipagem é particularmente útil para demonstrar funcionalidades que são difíceis ou demoradas de projetar, como aplicativos como a interface de usuário de voz .
  • protótipo de função : este protótipo pode não ser projetado ou parecer um produto acabado, mas o objetivo desse tipo de protótipo é investigar e avaliar uma necessidade do usuário, ou o que o protótipo poderia fazer pelo usuário. Eles podem apresentar recursos e funcionalidades dos quais o usuário pode se beneficiar, para demonstrar qual função um artefato como o protótipo pode cumprir para o usuário. [27] Um exemplo famoso desse tipo de protótipo seria o bloco de madeira carregado por Jeff Hawkins , ao desenvolver o Palm Pilot .
  • protótipo de papel : este protótipo pode usar papel cortado, papelão ou outros materiais baratos para demonstrar uma interface. O objetivo deste protótipo é testar com usuários, sem precisar usar uma ferramenta digital ou desenvolver um programa para testar a funcionalidade. [29] Recentemente, a prototipagem em papel caiu em desuso em certos círculos de design, principalmente devido à natureza de baixa fidelidade desse método e à falta de eficácia ao testar com usuários. [30]


Modelagem em escala [ editar ]

Um modelo em escala de um Douglas SB2D Destroyer em um túnel de vento para teste

No campo da modelagem em escala (que inclui modelagem ferroviária , modelagem de veículos, modelagem de aviões , 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 de Ahearn's (entre outros fabricantes) modelo de locomotiva. Tecnicamente, qualquer objeto não vivo pode servir como um protótipo para um modelo, incluindo estruturas, equipamentos e eletrodomésticos, e assim por diante, mas geralmente protótipos significam veículos do mundo real em tamanho real, incluindo automóveis (o protótipo Chevy 1957 tem gerou muitos modelos), equipamentos militares (como M4 Shermans, um favorito entre os modeladores militares dos EUA), equipamentos ferroviários, caminhões a motor, motocicletas e naves espaciais (do mundo real, como Apollo / Saturn Vs ou a ISS). A partir de 2014, máquinas básicas de protótipos rápidos (como impressoras 3D ) custavam cerca de US$ 2.000, mas máquinas maiores e mais precisas podem custar até US$ 500.000. [31]

Arquitetura [ editar ]

Na arquitetura , a prototipagem refere-se à criação de modelos arquitetônicos (como forma de modelagem em escala ) ou como parte da experimentação estética ou material , como o centro de prototipagem de materiais de código aberto Forty Wall House na Austrália. [32] [33]

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 pelo qual o arquiteto obtém insights. [34]

Metrologia [ editar ]

Na ciência e na prática da metrologia , um protótipo é um objeto feito pelo homem que é usado como 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 ), não há padrão de protótipo desde 20 de maio de 2019 . Antes dessa data, o último protótipo utilizado foi o protótipo internacional do quilograma , um cilindro sólido de platina-irídio mantido no Bureau International des Poids et Mesures(International Bureau of Weights and Measures) em Sèvres France (um subúrbio de Paris ) que por definição era a massa de exatamente um quilo . Cópias deste protótipo são feitas e emitidas para muitas nações para representar o padrão nacional do quilograma e são periodicamente comparadas com o protótipo de Paris. Agora o quilograma é redefinido de tal forma que a constante de Planck h é prescrito um valor de exatamente6,626 070 15 × 10 −34  joule-segundo (J⋅s)

Até 1960, o medidor era definido por uma barra 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 medidor distância no espaço livre coberta pela luz em 1/299.792.458 de segundo ( definindo assim a velocidade da luz em 299.792.458 metros por segundo).

Ciências Naturais [ editar ]

Em muitas ciências, da patologia à taxonomia, protótipo refere-se a uma doença, espécie, etc. que dá um bom exemplo para toda a categoria. Em biologia, protótipo é a forma ancestral ou primitiva de uma espécie ou outro grupo; um arquétipo. [35] Por exemplo, o bichir do Senegal é considerado o protótipo de seu gênero, Polypterus .

Veja também [ editar ]

Referências [ editar ]

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