Прототипирование

Разработка и изготовление макетов, принципиальных моделей и прототипов в соответствии требованиям и условиям программ испытаний.

3D печать, ЧПУ фрезеровка, лазерная резка, инструментальная обработка

Использование в прототипировании большого ассортимента технологий штучного и единичного производства позволяет реализовать широкий спектр работ, оптимизировать диапазон исследования, адаптировать конструкцию модели под актуальные требования решаемых задач

назначение вид прототипа
Презентация проекта (1) Видовой макет
Отработка эстетических качеств формы (2) объекта Поисковый макет
Отработка тактильной (3), интерактивной (4) и инженерной (5) эргономики Эргономический макет
Тестирование принципиальных схем (6), кинематики (7) Принципиальная модель
Тестирование компоновки и собираемости (8), ресурса и отказоустойчивости (9) Прототип
Опытная эксплуатация (10) Опытное изделие
Отработка сценариев (11) VR-сцена
Пояснение к таблице

(1) Презентация проекта

наличие физического масштабного макета при представлении разработки улучшает наглядность, а также повышает статус разработки не только перед потенциальными потребителями, но и в глазах экспертов и инвесторов.

(2) Эстетические качества формы

эмоциональное визуальное и тактильное восприятие поверхностей, граней, ребер объекта в реальных условиях среды. Играет особую роль во взаимодействии продукта с продуктом, в том числе, на этапе принятия решений.

(3) Тактильная эргономика

качество осязательного взаимодействия потребителя с продуктом. Имеет особую значимость при разработке органов управления, носимых и мобильных приборов и устройств.

(4) Интерактивная эргономика

качество продолжительной последовательности взаимодействий изделия с потребителем на основе изучения и проектирования пользовательских сценариев и алгоритмов. Имеет особую значимость при разработке интерфейсов, панелей управления и индикации, а также сложных сборных, сборно/разборных и трансформируемых объектов.

(5) Инженерная эргономика

взаимодействие изделия с потребителем в комплексе характеристик, от обеспечения удобства последовательности действий и предсказуемости откликов, до определения особенностей физического взаимодействия. Актуальна при проектировании средств транспорта, станков и оборудования.

(6) Принципиальная схема

последовательность взаимодействий компонентов и узлов в изделии, а также самого изделия с потребителем для достижения требуемого результата. Играет важную роль при определении состава устройства, простоты конструкции, удобства и продуктивности взаимодействия с потребителем.

(7) Кинематика

траектории и значения смещений элементов в изделии при их трансформации. Играет важную функциональную и эстетическую роль в обеспечении качественного взаимодействия потребителя и продукта.

(8) Компоновка и собираемость

относительное расположение компонентов изделия и последовательность их установки в изделии. Играет важную роль в обеспечении требуемых геометрических характеристик, влияет на сложность конструкции и трудоемкость сборки.

(9) Ресурс и отказоустойчивость

-определение надежности закладываемых в изделии технических и эксплуатационных решений. Играет важную роль при обеспечении функциональности и долговечности продукта и доверия к бренду.

(10) Опытная эксплуатация

тестирование и отработка всех заложенных в продукте решений в условиях рынка реальными потребителями, с отлаженными каналами обратной связи. Позволяет своевременно предупредить риски и скорректировать продукт под актуальные требования всех участников.

(11) Сценарии

-вариации процессов взаимодействия между продуктом со средами, их эффективность и возможные последствия. Могут включать в себя процессы сборки и монтажа, транспортировки, обслуживания – со стороны производства и поставщика, а также варианты реализации закладываемых в продукт пользовательских алгоритмов. Отработка сценариев на ранних этапах формирования требований оказывает существенное влияние на определение облика продукта.

Реальный объект, для презентации которого требовался макет с функцией демонстрации принципов его работы

Конструкция и модель корпуса и механической части макета разработаны в масштабе 1:5

Основная часть деталей изготовлена из листовой стали с последующей порошковой окраской. Для пластиковых деталей использовались ЧПУ фрезеровка и 3D печать

Собранный макет полностью реализует все заложенные в его конструкцию принципы и наглядно демонстрирует особенности работы и внешнего вида реального изделия

Видовой макет

изготовление визуальной копии изделия в заданном масштабе

  • Актуально при необходимости проведения полноценной презентации продукта на рынке для оценки реакции, а также перед партнерами и инвесторами для обозначения перспектив развития проекта и обоснования запрашиваемых средств. Также изготовление макетов часто является требованием по отчетам по реализации грантов и программ государственной поддержки инновационного предпринимательства
  • Выполняется в виде подобной масштабной модели изделия. В зависимости от задач, могут быть воспроизведены цвето-фактурные и графические решения, остекление, имитация работы органов управления, кинематики подвижных частей. Для повышения презентабельности возможна организация подсветки

Запланировали участие в выставке, нужно презентовать идею инвесторам, или отчитаться по гранту:

Исходное изделие и макеты для разных итераций отработки и тестирования решений при проектировании пульта управления радиологической установки

Поисковый макет

изготовление болванки формы под возможность модификации для поиска оптимальных пластических решений

  • Актуально при осуществлении поиска «живой» формы, например, с использованием скульптурного метода. Подобный подход к разработке обводов в дополнении к традиционным методом математического моделирования может существенно повысить эстетическое качество продукта и часто используется при проектировании мебели, оборудования, приборов и средств транспорта
  • Выполняется в виде габаритной масштабной модели. Конструкция и материалы поисковых макетов подбираются таким образом, чтобы обеспечить максимальную вариативность и точность модификации, в том числе, с учетом симметрии. Перевод конечного решения в цифровую среду разработки конструкторской документации осуществляется посредством 3D сканирования

При разработке формы продукта требуется вживую «поиграться» с линиями и поверхностями:

Макеты разных стадий проектирования эргономики ручки и органов управления 3Dсканера

Решения, отработанные на макетах и подтвердившие свою эффективность, были внедрены в серийном изделии

Эргономический макет

воспроизведение расположений объектов органов управления, криволинейных обводов тактильных поверхностей, зон обзорности и прямой визуальной коммуникации

  • Актуально при отработке и оценке качества взаимодействия потребителя и продукта с позиции безопасности, удобства пользования и эффективности  управления
  • Выполняется в виде модели объекта в реальном масштабе. Конструкция и материалы эргономических макетов в зависимости от решаемых задач также могут передавать восприятие фактур, температуры, веса объекта. При внесении правок в макет по результатам испытаний, конечные решения передаются в цифровую среду разработки конструкторской документации посредством 3D сканирования

Нужно понять, на сколько удобно и эффективно обеспечено взаимодействие продукта и потребителя:

Отработка и изучение особенности работы механической части приемного бака санитарного изделия в широком спектре возможных сценариев приложения и распределения нагрузок при эксплуатации

Принципиальная модель

физическое воспроизведение рабочей схемы изделия для изучения ее жизнеспособности и потенциала развития

  • Актуально при отработке и визуализации функциональности изделия при взаимодействии компонентов и узлов устройства, а также изделия и пользователя
  • Выполняется в виде модели объекта в удобном для изготовления и изучения размере. Конструкция и материалы принципиальных моделей подбираются исходя из принципов доступности, скорости, наглядности и оперативности модификации

Нужно изучить качество предлагаемых в проекте теоретических решений:

Прототип для проверки работоспособности и достижимости закладываемых характеристик лабораторной установки в условиях реальной эксплуатации

Прототип

подробное воспроизведение всех закладываемых в продукт идей, но с минимально возможным использованием дорогих промышленных технологий

  • Актуально при тестировании производственных и эксплуатационных процессов в контексте всего комплекса решений, от технологичности сборки и надежности конструкции, до удобства пользования и эмоциональной привлекательности
  • Выполняется в виде максимально точной копии изделия в соответствии КД. Использование при изготовлении прототипа несерийных технологий производства позволяет существенно сократить стоимость и сроки прототипирования и ускорить запуск серийного производства

Нужно провести испытания перед началом подготовки производства:

Малая партия корпусов для подтверждения заложенных эксплуатационных свойств оптического прибора в реальных условиях перед началом производства изделия по серийным технологиям

Опытное изделие

малая партия продукции, выполненная по КД, оптимизированному под изготовление с использованием мелкосерийных технологий производства

  • Актуально при изучении особенностей выведения нового продукта на рынок. Позволяет оперативно учитывать и вносить правки в проект по итогам опытной поставки и эксплуатации по отзывам потребителей
  • Выполняется как серийное изделие, но с минимальным использованием дорогой производственной оснастки

Нужно проверить, как примут продукт на потенциальном рынке:

Оценка особенностей взаимодействия пользователя с продуктом еще на этапе разработки концепции позволяет выявить и учесть большое количество неочевидных требований при глубокой конструкторской проработке

VR-сцена

воспроизведение свойств окружения и геометрических характеристик продукта в среде виртуальной реальности

  • Актуально при изучении особенностей процессов сборки и монтажа, транспортировки, обслуживания. Позволяют испытывать и оптимизировать закладываемые в продукте пользовательские сценарии, определять требования к пространственно-объектным характеристикам при проектировании эргономики (обзорность, досягаемость органов управления и зон физического взаимодействия, обеспеченность проходов и прочее)
  • Выполняется без необходимости изготовления физических макетов, что существенно экономит время и средства. Особенности навигации виртуальной среды позволяют имитировать процессы любого пространства в границах офиса

Нужно определить максимально корректные требования к продукту на основе анализа поведения потребителя: