Prototipo

Un prototipo es una muestra, modelo o versión inicial de un producto, construido para probar un concepto o proceso. ^{[ 1 ]} Es un término utilizado en diversos contextos, como la semántica , el diseño , la electrónica y la programación de software . Generalmente, un prototipo se utiliza para evaluar un nuevo diseño y mejorar la precisión por parte de analistas de sistemas y usuarios. ^{[ 2 ] [ 3 ]} El prototipado sirve para proporcionar especificaciones para un sistema real y funcional, en lugar de uno teórico. ^{[ 4 ]} El prototipado físico tiene una larga historia, y el prototipado en papel y el prototipado virtual lo complementan ampliamente. 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 en 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 .

La palabra prototipo deriva del griego πρωτότυπον prototypon , "forma primitiva", neutro de πρωτότυπος prototypos , "original, primitivo", de πρῶτος protos , "primero" y τύπος typos , "impresión" (originalmente en el sentido de una marca dejada por un golpe, luego por un sello estampado por un troquel (nótese "máquina de escribir"); por implicación una cicatriz o marca; por analogía una forma, es decir, una estatua, (figurativamente) estilo o semejanza; un modelo para imitación o ejemplo ilustrativo—nótese "típico"). ^{[ 1 ] [ 7 ] [ 8 ]}

Los prototipos exploran diferentes aspectos de un diseño previsto: ^{[ 9 ]}

• Un prototipo de prueba de concepto sirve para verificar algunos aspectos funcionales clave del diseño previsto, pero generalmente no tiene toda la funcionalidad del producto final. ^{[ 10 ]}
• Un prototipo funcional representa toda o casi toda la funcionalidad del producto final. ^{[ 11 ]}
• Un prototipo visual representa el tamaño y la apariencia, pero no la funcionalidad, del diseño previsto. Un prototipo de estudio de forma es un tipo preliminar de prototipo visual en el que se enfatizan las características geométricas de un diseño, con menor atención al color, la textura u otros aspectos de la apariencia final. ^{[ 12 ]}
• Un prototipo de experiencia de usuario representa lo suficiente la apariencia y la función del producto como para poder utilizarse en la investigación de usuarios . ^{[ 13 ]}
• Un prototipo funcional captura tanto la función como la apariencia del diseño previsto, aunque puede crearse con técnicas diferentes e incluso a una escala distinta a la del diseño final. ^{[ 14 ] [ 15 ]}
• Un prototipo en papel es una representación impresa o dibujada a mano de la interfaz de usuario de un producto de software. Estos prototipos se utilizan comúnmente para las pruebas iniciales de un diseño de software y pueden formar parte de una revisión del software para confirmar las decisiones de diseño antes de invertir esfuerzos de diseño más costosos. ^{[ 16 ]}

En general, la creación de prototipos diferirá de la creación del producto final en algunos aspectos fundamentales:

• Materiales : Los materiales que se utilizarán en el producto final pueden ser costosos o difíciles de fabricar, por lo que los prototipos pueden elaborarse con materiales diferentes a los del producto final. En algunos casos, los materiales de producción final aún pueden estar en desarrollo y no estar disponibles para su uso en un prototipo.
• Proceso : Los procesos de producción en masa suelen ser inadecuados para fabricar pequeñas cantidades de piezas, por lo que los prototipos pueden elaborarse mediante procesos de fabricación diferentes a los del producto final. Por ejemplo, un producto final fabricado mediante moldeo por inyección de plástico requerirá herramientas personalizadas costosas, por lo que un prototipo de este producto podría fabricarse mediante mecanizado o estereolitografía. Las diferencias en el proceso de fabricación pueden dar lugar a diferencias en la apariencia del prototipo en comparación con el producto final.
• Verificación : El producto final puede someterse a diversas pruebas de control de calidad para verificar su conformidad con los planos o especificaciones. Estas pruebas pueden incluir dispositivos de inspección personalizados, métodos de muestreo estadístico y otras técnicas adecuadas para la producción continua de grandes cantidades del producto final. Los prototipos generalmente se fabrican con una inspección individual mucho más minuciosa y se asume que algún ajuste o reelaboración formará parte del proceso de fabricación. Los prototipos también pueden estar exentos de algunos requisitos que se aplicarán al producto final.

Los ingenieros y especialistas en prototipos intentan minimizar el impacto de estas diferencias en la función prevista del prototipo. Por ejemplo, si un prototipo visual no puede utilizar los mismos materiales que el producto final, intentarán sustituirlos por materiales con propiedades que se asemejen lo más posible a los materiales finales previstos.

Los ingenieros y especialistas en creación de prototipos buscan comprender las limitaciones de los prototipos para simular con exactitud las características del diseño previsto.

Los prototipos representan ciertas concesiones respecto al diseño final de producción. Esto se debe a la habilidad y las decisiones del diseñador o diseñadores, así como a las limitaciones inherentes a un prototipo. Debido a las diferencias en materiales, procesos y fidelidad del diseño, es posible que un prototipo no funcione de forma satisfactoria, aunque el diseño de producción sea correcto. Por el contrario, los prototipos pueden funcionar de forma satisfactoria, pero el diseño y el resultado final pueden resultar insatisfactorios.

En general, cabe esperar que los costes de los prototipos individuales sean sustancialmente mayores que los costes de producción final debido a las ineficiencias en los materiales y los procesos. Los prototipos también se utilizan para revisar el diseño con el fin de reducir costes mediante la optimización y el perfeccionamiento. ^{[ 17 ]}

Es posible utilizar pruebas con prototipos para reducir el riesgo de que un diseño no funcione según lo previsto; sin embargo, los prototipos generalmente no pueden eliminar todo riesgo.

El diseño completo suele ser costoso y puede llevar mucho tiempo, sobre todo si se repite varias veces: diseñar el diseño completo, identificar los problemas y cómo solucionarlos, y luego diseñar otro diseño completo. Como alternativa, se utilizan técnicas de prototipado rápido o desarrollo rápido de aplicaciones para los prototipos iniciales, que implementan solo una parte del diseño completo. Esto permite a diseñadores y fabricantes probar de forma rápida y económica las partes del diseño con mayor probabilidad de presentar problemas, solucionarlos y, finalmente, desarrollar el diseño completo.

En la investigación tecnológica, un demostrador tecnológico es un prototipo que sirve como prueba de concepto y modelo de demostración para una nueva tecnología o un producto futuro, demostrando su viabilidad e ilustrando posibles aplicaciones.

En los grandes proyectos de desarrollo, un banco de pruebas es una plataforma y un entorno de desarrollo de prototipos para la experimentación y prueba rigurosa de nuevas tecnologías, componentes, teorías científicas y herramientas computacionales. ^{[ 18 ]}

Gracias a los recientes avances en el modelado por computadora, resulta práctico eliminar la creación de un prototipo físico (salvo quizás a escalas muy reducidas con fines promocionales), modelando en su lugar todos los aspectos del producto final mediante un modelo informático . Un ejemplo de este desarrollo se observa en el Boeing 787 Dreamliner , cuya primera réplica a tamaño real se realizó en la línea de producción en serie. El modelado por computadora se utiliza ampliamente en el diseño automotriz, tanto para la forma (en el estilo y la aerodinámica del vehículo) como para la función, especialmente para mejorar la seguridad en caso de colisión y reducir el peso para optimizar el consumo de combustible.

Electrónica

En electrónica , la creación de prototipos consiste en construir un circuito real a partir de un diseño teórico para verificar su funcionamiento y proporcionar una plataforma física para su depuración en caso de que no funcione. El prototipo se suele construir utilizando técnicas como el cableado o el uso de una placa de pruebas , una placa perforada o una placa de circuitos integrados , dando como resultado un circuito eléctricamente idéntico al diseño, pero físicamente diferente 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 prototipado como Arduino también simplifican la tarea de programar e interactuar con un microcontrolador . ^{[ 21 ]} El desarrollador puede optar por implementar su invención tal cual utilizando la plataforma de prototipado, o reemplazarla únicamente con el chip microcontrolador y los circuitos relevantes para su producto.

Un técnico puede construir rápidamente un prototipo (y realizarle modificaciones y ampliaciones) utilizando estas técnicas, pero para la producción en masa es mucho más rápido y generalmente más económico fabricar placas de circuito impreso personalizadas que producir este tipo de prototipos. La proliferación de empresas de fabricación y ensamblaje de PCB de entrega rápida ha permitido aplicar los conceptos de prototipado rápido al diseño de circuitos electrónicos. Ahora es posible, incluso con los componentes pasivos más pequeños y los encapsulados de paso fino más grandes, fabricar, ensamblar e incluso probar placas en cuestión de días.

El software prototipo suele denominarse de grado alfa , lo que significa que es la primera versión en ejecutarse. A menudo, solo se implementan unas pocas funciones; el objetivo principal del alfa es tener un código base funcional sobre el cual se puedan agregar características. Una vez que el software de grado alfa tiene la mayoría de las características requeridas integradas, se convierte en software beta para probar todo el software y ajustar el programa para que responda correctamente ante situaciones imprevistas durante el desarrollo. ^{[ 22 ]}

A menudo, los usuarios finales no pueden proporcionar un conjunto completo de objetivos de la aplicación, ni requisitos detallados de entrada, procesamiento o salida en la etapa inicial. Tras la evaluación del usuario, se construirá otro prototipo basado en sus comentarios, y el ciclo vuelve a la evaluación del cliente. El ciclo comienza escuchando al usuario, seguido de la creación o revisión de una maqueta, y permitiendo que el usuario la pruebe , para luego regresar. Ahora existe una nueva generación de herramientas llamadas Software de Simulación de Aplicaciones que ayudan a simular rápidamente las aplicaciones antes de su desarrollo. ^{[ 23 ]}

La programación extrema utiliza el diseño iterativo para agregar gradualmente una característica a la vez al prototipo inicial. ^{[ 24 ]}

En arquitectura , el prototipado se refiere a la creación de maquetas arquitectónicas (como una forma de modelado a escala ) o como parte de la experimentación estética o material , como el centro de prototipado de materiales de código abierto Forty Wall House en Australia. ^{[ 33 ] [ 34 ]}

Los arquitectos crean prototipos para probar ideas desde un punto de vista estructural, estético y técnico. El objetivo principal no es que el prototipo funcione o no: la creación de prototipos arquitectónicos es el proceso revelador mediante el cual el arquitecto adquiere conocimiento. ^{[ 35 ]}

En la ciencia y la práctica de la metrología , un prototipo es un objeto fabricado por el hombre que se utiliza como patrón de medición de alguna magnitud física para basar todas las mediciones de dicha magnitud. A veces, este objeto patrón se denomina artefacto . En el Sistema Internacional de Unidades ( SI ), no existe ningún prototipo patrón 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 Oficina Internacional de Pesas y Medidas (Bureau International des Peids et Mesures) en Sèvres, Francia (un suburbio de París ), que por definición tenía la masa de exactamente un kilogramo . Se fabrican copias de este prototipo y se distribuyen a muchos países para representar el patrón 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  julio-segundo (J⋅s)

Hasta 1960, el metro se definía mediante una barra prototipo de platino-iridio con dos marcas (separadas, por definición, por un metro), el prototipo internacional del metro , y en 1983 el metro se redefinió como la distancia en el espacio libre recorrida por la luz en 1/299.792.458 de segundo ( definiendo así la velocidad de la luz como 299.792.458 metros por segundo).

En muchas ciencias, desde la patología hasta la 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. ^{[ 36 ]} Por ejemplo, el bichir de Senegal se considera el prototipo de su género, Polypterus .

Los fabricantes de maquetas, especialmente los modelistas de ferrocarriles, aviones, barcos y militares, suelen usar prototipo para referirse al tamaño real , ^{[ 37 ]} como en "La longitud de este modelo no es fiel al prototipo".

• Impresión 3D
• Modelado con arcilla
• producto mínimo viable
• Prototipado rápido
• Artículo de prueba (desambiguación)