Un prototipo es una muestra, modelo o lanzamiento inicial de un producto creado para probar un concepto o proceso. [1] Es un término utilizado en una variedad de contextos, incluyendo semántica , diseño , electrónica y programación de software . Un prototipo se utiliza generalmente para evaluar un nuevo diseño para mejorar la precisión por parte de los analistas y usuarios del sistema. [2] [3] La creación de prototipos sirve para proporcionar especificaciones para un sistema real y funcional en lugar de uno teórico. [4] 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. [5]
Un prototipo también puede significar un ejemplo típico de algo como el uso de la derivación " prototípico ". [6] 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 .
The word prototype derives from the Greek πρωτότυπον prototypon , "primitive form", neutral of πρωτότυπος prototypos , "original, primitive", from πρῶτος protos , "first" and τύπος typos , "impression" (originally in the sense of a mark left by un golpe, luego por un sello golpeado por un troquel (nótese "máquina de escribir"); por implicación una cicatriz o marca; por analogía una forma, es decir, una estatua, (en sentido figurado) estilo o parecido; un modelo para imitación o ejemplo ilustrativo—nota "típico"). [1] [7] [8]
Los prototipos exploran diferentes aspectos de un diseño previsto: [9]
En general, la creación de prototipos diferirá de la creación del producto final en algunos aspectos fundamentales:
Los ingenieros y especialistas en prototipos intentan minimizar el impacto de estas diferencias en el papel previsto para el prototipo. Por ejemplo, si un prototipo visual no puede utilizar los mismos materiales que el producto final, intentarán sustituir materiales con propiedades que simulen estrechamente los materiales finales previstos.
Los ingenieros y especialistas en creación de prototipos buscan comprender las limitaciones de los prototipos para simular exactamente las características del diseño previsto.
Es importante reconocer que, por su propia naturaleza, los prototipos representan cierto compromiso con respecto al diseño de producción final. Esto se debe no sólo a la habilidad y las elecciones de los diseñadores, sino también a las inevitables limitaciones inherentes de un prototipo debido a la " relación mapa-territorio ". Así como un mapa es una abstracción reducida que representa un territorio real mucho más detallado , o "el menú representa la comida" pero no puede captar todos los detalles de la comida entregada, un prototipo es una aproximación necesariamente inexacta y limitada de un menú final "real". producto.
Además, los creadores de prototipos toman decisiones y compensaciones tanto deliberadas como no intencionadas por razones que van desde el ahorro de costos y tiempo hasta lo que consideran aspectos "importantes" versus "triviales" en los que centrar la atención y la ejecución del diseño. Debido a diferencias en materiales, procesos y fidelidad del diseño, es posible que un prototipo no funcione de manera aceptable aunque el diseño de producción haya sido sólido. Por el contrario, y de manera algo contraria a la intuición: los prototipos pueden en realidad funcionar aceptablemente, pero el diseño y el resultado de la producción pueden resultar infructuosos, ya que los materiales y procesos de los prototipos pueden en realidad superar a sus homólogos de producción.
En general, se puede esperar que los costos de los prototipos individuales sean sustancialmente mayores que los costos de producción finales debido a ineficiencias en los materiales y procesos. Los prototipos también se utilizan para revisar el diseño con el fin de reducir costos mediante la optimización y el refinamiento. [17]
Es posible utilizar pruebas de prototipos para reducir el riesgo de que un diseño no funcione según lo previsto; sin embargo, los prototipos generalmente no pueden eliminar todos los riesgos. Existen limitaciones pragmáticas y prácticas en la capacidad de un prototipo para igualar el rendimiento final previsto del producto y, a menudo, se requieren algunas tolerancias y juicio de ingeniería antes de seguir adelante con un diseño de producción.
Construir el diseño completo suele ser costoso y puede llevar mucho tiempo, especialmente cuando se repite varias veces: construir el diseño completo, descubrir cuáles son los problemas y cómo resolverlos, y luego construir otro diseño completo. Como alternativa, se utilizan técnicas de creación rápida de prototipos o 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 de forma rápida y económica las partes del diseño que tienen más probabilidades de tener problemas, resolverlos y luego construir el diseño completo.
Esta idea contraria a la intuición (que la forma más rápida de construir algo es construir primero otra cosa) es compartida por los andamios y la regla del telescopio de Thomson.
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 imaginables.
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. [18]
Con los recientes avances 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 por computadora . Un ejemplo de este tipo de desarrollo se puede ver en el Boeing 787 Dreamliner , en el que se realiza la primera realización física de tamaño real en la línea de producción en serie. El modelado por computadora ahora se utiliza ampliamente en el diseño de automóviles, tanto por su forma (en el estilo y la aerodinámica del vehículo) como por su función, especialmente para mejorar la resistencia al choque del vehículo y en la reducción de peso para mejorar el kilometraje.
El uso más común de la palabra prototipo es una versión funcional, aunque experimental, de una máquina no militar (por ejemplo, automóviles, electrodomésticos, productos electrónicos de consumo) cuyos diseñadores quisieran construir 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 electrónico a menudo construye el primer prototipo a partir de una placa de pruebas , una placa de corte o una placa perforada , normalmente utilizando paquetes "DIP".
Sin embargo, cada vez más a menudo el primer prototipo funcional se construye sobre un "prototipo de PCB " casi idéntico al PCB de producción, a medida que los precios de fabricación de PCB caen y muchos componentes no están disponibles en paquetes DIP , sino solo en paquetes SMT optimizados para su colocación. en una PCB.
Los constructores de vehículos militares y de aviación prefieren los términos "experimental" y "prueba de servicio". [19]
En electrónica , crear 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 utilizando técnicas como envoltura de alambre o utilizando una placa de pruebas , una placa de distribución o una placa perforada , con el resultado de un circuito que es eléctricamente idéntico al diseño pero no físicamente idéntico al producto final. [20]
Existen herramientas de código abierto como Fritzing para documentar prototipos electrónicos (especialmente los basados en placas de pruebas) 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 . [21] El desarrollador puede optar por implementar su invención tal como está utilizando la plataforma de creación de prototipos o reemplazarla solo con el chip microcontrolador y los circuitos que sean relevantes para su producto.
Un técnico puede construir rápidamente un prototipo (y realizar 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 montaje y fabricación 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.El software prototipo a menudo se denomina grado alfa , lo que significa que es la primera versión que se ejecuta. A menudo, sólo se implementan unas pocas funciones; el objetivo principal de la versión alfa es tener un código base funcional al que se puedan agregar características. Una vez que el software de grado alfa tiene integradas la mayoría de las funciones requeridas, se convierte en software beta para probar todo el software y ajustar el programa para que responda correctamente durante situaciones imprevistas durante el desarrollo. [22]
A menudo, es posible que los usuarios finales no puedan proporcionar un conjunto completo de objetivos de aplicación y 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 creación o revisión de una maqueta, y dejando que el usuario pruebe la maqueta , y luego regresa. Ahora existe una nueva generación de herramientas denominadas software de simulación de aplicaciones que ayudan a simular rápidamente las aplicaciones antes de su desarrollo. [23]
La programación extrema utiliza un diseño iterativo para agregar gradualmente una característica a la vez al prototipo inicial. [24]
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 ), se producen nuevos objetos clonando objetos existentes, que se denominan prototipos. [25]
El término también puede referirse al prototipo de marco Javascript .
Además, el término puede referirse al patrón de diseño del prototipo .
Los enfoques de aprendizaje continuo dentro de organizaciones o empresas también pueden utilizar el concepto de negocio o prototipos de procesos a través de modelos de software.
El concepto de prototipicidad se utiliza para describir en qué medida un sitio web se desvía de la norma esperada y conduce a una disminución de la preferencia del usuario por el diseño de ese sitio. [26]
Un prototipo de datos es una forma de prototipo funcional o funcional . [27] 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 insumos 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:
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. Luego se evalúan los datos resultantes y se refinan las reglas. Más allá de la obvia verificación visual de los datos en pantalla por parte del arquitecto de datos, los enfoques habituales de evaluación y validación son utilizar software de creación de perfiles de datos [28] y luego insertar los datos resultantes en una versión de prueba de la aplicación de destino y probar su uso. .
Al desarrollar software o herramientas digitales con las que interactúan los humanos, un prototipo es un artefacto que se utiliza para formular y responder una pregunta de diseño. Los prototipos proporcionan los medios para examinar problemas de diseño y evaluar soluciones. [29]
Los profesionales de HCI pueden emplear varios tipos diferentes de prototipos:
En el campo del modelismo a escala (que incluye modelos de ferrocarriles , modelos de vehículos, modelos de aviones , modelos militares, 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 del mundo real de tamaño completo, incluidos automóviles (el prototipo Chevy de 1957 tiene generó muchos modelos), equipo militar (como M4 Shermans, uno de los favoritos entre los modelistas militares de EE. UU.), equipo ferroviario, camiones, motocicletas y naves espaciales (del mundo real como Apollo/Saturn V o la ISS). En 2014, las máquinas prototipo rápidas básicas (como las impresoras 3D ) cuestan alrededor de 2.000 dólares, pero las máquinas más grandes y precisas pueden costar hasta 500.000 dólares. [33]
En arquitectura , la creación de prototipos se refiere a la creación de modelos arquitectónicos (como una forma de modelado a escala ) o como parte de la experimentación estética o de materiales , como el centro de creación de prototipos de materiales de código abierto Forty Wall House en Australia. [34] [35]
Prototipos de arquitectos para probar ideas estructural, estética y técnicamente. Si el prototipo funciona o no, no es el objetivo principal: la creación de prototipos arquitectónicos es el proceso revelador a través del cual el arquitecto adquiere conocimiento. [36]
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 llama artefacto . En el Sistema Internacional de Unidades ( SI ), no queda ningún 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 la Bureau International des Poids et Mesures (Oficina Internacional de Pesas y Medidas) en Sèvres Francia (un suburbio de París ) que por La definición era la masa de exactamente un kilogramo . Se fabrican y distribuyen copias de este prototipo a muchos países 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-segundo (J⋅s)
Hasta 1960, el metro estaba definido por un prototipo de barra de platino-iridio con dos marcas (que estaban, por definición, espaciadas por un metro), el prototipo internacional del metro , y en 1983 el metro fue redefinido para ser el distancia en el espacio libre recorrida por la luz en 1/299.792.458 de segundo ( definiendo así la velocidad de la luz en 299.792.458 metros por segundo).
En muchas ciencias, desde patología hasta taxonomía, prototipo se refiere a una enfermedad, especie, etc. que constituye un buen ejemplo para toda la categoría. En biología, prototipo es la forma ancestral o primitiva de una especie u otro grupo; un arquetipo. [37] Por ejemplo, el bichir de Senegal se considera el prototipo de su género, Polypterus .
{{cite book}}: Mantenimiento CS1: falta el editor de la ubicación ( enlace )