每个人都应该了解的关于产品设计原型的知识

产品设计原型是开发任何产品的重要步骤。有很多故事和研究分享了这一点的价值，但我只想说，如果没有原型设计，产品开发将更加耗时、昂贵和风险。

原型，在其最正式的定义中，是一种功能性产品的生产，采用尽可能接近生产材料的材料，按照生产图纸的公差制造并组装以进行测试。我们将这些原型称为“工程检查原型”，因为它们“检查”了我们的工程并用于全功能测试。有时，这些也可用于 UL、FCC、TUV、CE、CSA 等的合规性测试和认证提交。这里有一个警告，即某些提交要求完整生产模制部件，而不是相同材料的机加工样品，尽管这似乎取决于产品和/或市场的具体情况。

原型，更广泛地解释，可以并且被用于在开发过程的许多步骤中进行验证。它可用作表单研究以检查人体工程学、子系统测试构建以确保在流程早期的功能或工程检查原型以检查工程文件并在生产量增加之前进行测试。

上述原型制作实际上只是产品的原型制作，但产品设计原型制作也可以应用于计算机软件应用程序或网站应用程序。这些数字产品通常被制作原型以测试用户交互和市场接受度。谷歌开发了一个名为“设计冲刺”的过程，这是一个加速过程，用于研究和识别问题、概念化和开发解决方案、创建原型并在大约 5 天内对其进行测试。显然，因为它是从应用程序开始的，所以可以非常快速地完成原型设计（几小时而不是几周），并且可以根据这些可视化页面示例在手机、平板电脑或台式机上完成测试。

开发过程从证明想法可行开始，然后进行设备的物理研究，机械和任何其他工程都发生在设备的生产中，然后开始进行测试、加工和量产。我们将分享产品设计原型如何应用于从初始概念到批量生产的开发过程的每个步骤。

1.物理模型

对于任何设备而言，原型设计对于在流程早期获得它在空间中的感觉并识别和解决人体工程学挑战都是必要的。手持或可穿戴物品对物理体现极为敏感，这些早期模型提供了快速评估，并突出了可以通过测试这些物理精确模型来解决和证明的问题。一旦我们根据客户的物理组件和尺寸制作了一个多合一的血糖测试系统，并在制作了 5 个不同美学和风格的物理模型后，在全球范围内对它们进行了测试，我们发现它们需要缩小 10% 才能成为市场预期的可接受规模。模型以较小的尺寸重新制作，“瞧”市场接受它们为可接受的。这并不太昂贵，并且允许快速失败和快速重新测试。

这些模型的价值的另一个例子是在设计手术工具和魔杖时。有一次，当在焦点小组中问医生“你会改变什么”时，他的回答是“没什么，没关系”。后来，当我们把实物模型放在桌子上时，他把它们捡起来，并在我们展示的模型中分享了很多关于好坏的东西。我们了解到方向键功能很好，但它看起来像一个可以按下的按钮，所以我们将它最小化到一个平面，它满足两个目标，指示工具的尖端方向，但不会因其视觉存在而压倒或误导用户.由此产生的产品成为当时最好的关节镜手术棒。

2.子系统功能模型或测试骡子：

产品设计原型，在某些情况下是必要的，以尽早证明子系统功能，并减少在过程后期我们发现某些东西无法正常工作的机会。这些早期的子系统构建融入了“快速失败，尽早失败”的旧原则，该原则认为，如果您能够快速检测到失败，您就可以通过减少花费整个开发计划只发现一个缺陷的机会来使产品更加健壮。初始子系统假设。

产品设计原型，也可能是必要的测试不同的方法来使某些东西工作。我们称这些为“测试骡子”，因为它们用于进行许多测试，通常具有不同的物理尺寸、角度、位置、距离等。我们做了几十次这样的医疗手术车。我们制作了支架，可以在多种高度、角度和与患者的距离上放置显示器或控件。这些允许对这些交互点进行全尺寸测试，因为它们需要针对医生或护士在外科手术和通常危急情况下使用进行优化。

机械功能测试骡子也可用于证明一个概念在机械上有效，但可能在视觉上与最终外观不准确。如果您只关注使其工作所需的项目，这可能既快速又便宜。或者它可能有多个变量，因此我们可以根据相同的部件在多种变体中尝试它。曾经我们有一扇需要向上摆动才能进入放置科学样品的内部组件的门，但在抬起时它无法摆动到您的脸上。我们还需要它是失重的，使用平衡气弹簧和枢轴/安装角度，改变重心和我们测试的每个可选孔模式的摆动。我们最终为每个人找到了最佳位置，并且最终完美运行。这有点粗糙，由胶合板和金属杠杆臂制成，但在几小时内而不是几天内制成，并且立即进行了测试。随着我们逐步完成最终的工程细节，这是一个没有引起我们关注的领域，因为它很早就得到了证明。

3.工程检查原型

工程检查原型由尽可能接近生产材料的机器级材料制成。 3D CAD 工程文件连同 QC 图纸（标注材料、拔模度、公差和平面度或垂直度的精度）用于生成实际几何形状的 CNC 刀具路径，同时图纸指示对制作所需的独特标准更敏感的区域零件或装配工作。这将最终验证如果我们将零件制作成我们的文件和图纸，它就会起作用。如果我们发现原型构建中的某些东西不起作用，我们会检查尺寸，如果我们发现错误，我们会在图纸和 CAD 文件中修复它，在某些情况下重新制作原型，而在其他情况下，更新只会进入工具版本.

最接近预期生产材料的材料将使我们对诸如强度、弯曲度、卡扣感、重量等方面的事物充满信心。这些都是早期发现错误或问题的机会，而这些错误或问题在以后更改时会很痛苦。如果我们建议使用 ABS/聚碳酸酯混合物，我们会将其制成我们能买到的最厚库存的机器级 PC/ABS 混合物。如果我们需要它更厚，我们可以使用化学溶剂将两块厚板粘合在一起，这会软化材料并产生分子键，这几乎和最初生产的一样厚。

这适用于产品设计中的所有材料，金属板、塑料、粘合剂、乙烯基、轴承，实际上包括电线在内的所有材料。制作原型最难的事情之一是定制弹簧。我们发现我们无法使用典型的有限元分析 (FEA) CAD 工具准确定义弹簧力。所以我们定义了我们认为正确的弹簧来传递我们想要的力量。然后，当我们对它们进行原型制作时，我们对分析认为正确的那个进行原型制作，并构建两个更轻和两个更重的力量示例，并通过测试找到与我们的力量目标完全相关的那个。构建 5 个而不是 1 个要贵一点，但是一次构建它们的成本要低得多，而不是一次一个地连续构建。

最后，产品设计原型也是一种观察市场反应的方式。如果您制作了十几个左右，营销团队可以使用它们与真实客户一起测试产品的营销。这些都是在生产开始之前完成的，因此可以在生产开始之前将学到的任何经验教训应用到产品中。这可以节省后期更新，这些更新会影响工具或其他生产升级，例如夹具或测试方法。在生产发布之前进行的任何更新都可以节省大量时间和金钱。产品投入生产后，更改可能会触发工具更改（非常昂贵）、装配更改（新培训），有时甚至会导致需要重新测试和/或重新提交给认证机构（例如电气元件或材料改变）。

产品设计原型是检查假设、证明客户接受度、确保功能或组装或制造方法、在允许的情况下实现早期认证、测试市场和用户的最佳方法。它是产品开发中最具成本效益、影响最小、节省时间的工具。请快速且频繁地进行！

如果您在门洛帕克并需要原型制作方面的帮助，请访问我们或与我们联系。