Ten artykuł jest transkrypcją odcinka nr 2 IDology - podcastu o wzornictwie przemysłowym Mindsailors. Możesz obejrzeć cały odcinek na YouTube lub posłuchać wersji audio na Spotify , Apple Podcasts lub Google Podcasts .

W tym odcinku Anita Rogoża, która jest projektantką i badaczką w naszej firmie, spotkała się ze starszym projektantem Mikołajem Wiewiórą, aby omówić znaczenie prototypowania w procesie rozwoju produktu. Omówili różne rodzaje prototypów, dlaczego są ważne na jakich etapach procesu projektowania przemysłowego i jak można zaoszczędzić wiele w rozwoju nowego produktu, mądrze tworząc prototypy.

Anita: Cześć, Mikołaju. Miło Cię znowu widzieć. I bardzo się cieszę, że porozmawiamy o temacie, który jest dla mnie bardzo przyjemny, czyli o prototypowaniu. Naprawdę lubię tworzyć prototypy. Myślę, że to coś, co dość często pozwala projektom posunąć się dość daleko. Może zacznijmy od tego, jak nasi klienci myślą o prototypach. Czy w swojej pracy spotykasz się z jakimiś błędnymi przekonaniami na ich temat?

Mikołaj: Tak, jest ich sporo. Jeśli chodzi o błędne przekonania, rozmawialiśmy z Voytkiem o TRL - poziomach gotowości technologicznej NASA i odwzorowaliśmy je na prototypach. Więc tak, czasami trudno jest zrozumieć, o czym właściwie mówimy, gdy mówimy o prototypie, ponieważ prototypy są różne na różnych etapach. Najpierw musimy je wykonać, czasami wiele z nich, zanim w końcu będziemy wiedzieć, że produkt, który rozwijamy, jest produktem, którego chcieliśmy.

Anita: Okej, może prześledźmy nasz proces projektowania i dopasujmy każdy etap lub każdą fazę do innego typu prototypu, ponieważ uważam, że to najłatwiejszy sposób na ich kategoryzację.

Ale najpierw najważniejsze, przygotowałem definicję prototypu, aby być może ustalić pewną wiedzę na samym początku i stworzyć wspólną płaszczyznę dla wszystkich, którzy będą mniej niż to. Prototyp to wczesny model próbny lub wydanie produktu zbudowane w celu przetestowania koncepcji lub procesu. Więc w tej samej definicji mamy testowanie, eksplorację i coś, co jeszcze nie jest ukończone, zasadniczo.

Jakie typy prototypów mamy na najwcześniejszym etapie projektów? Czy prototypujemy w fazie wstępnego projektowania, czy jest to faza zbyt wczesna?

Mikołaj: Możemy prototypować w trakcie wstępnego projektowania, ale zazwyczaj nazywamy to jeszcze nie prototypem. Zazwyczaj używamy słowa lub terminu „proof of concept”.

Ponieważ chcielibyśmy wiedzieć, czy nasza koncepcja jest wykonalna. Dlatego tworzymy fizyczny dowód tego, jak połączyć podstawowe idee lub podstawowe zasady mechanizmów podzespołów elektronicznych, które ostatecznie przekształcą się w koncepcję, którą chcemy rozwinąć.

Anita: Okej, rozumiem. Więc to jest do szukania potwierdzenia pomysłu.

Mikołaj: Tak. Chcemy zobaczyć, czy główna zasada działa. Jeśli tak, to musimy sprawić, by działała jako produkt. A to już inny temat.

Anita: Dowód koncepcji to coś, na czym można budować w kolejnych fazach. Kiedy tworzysz prototyp, jakiego rodzaju technologii prototypowania używasz?

Mikołaj: Wykorzystujemy wiele różnych, ponieważ każdy projekt lub produkt, który projektujemy, jest trochę inny. Oczywiście technologie nie są tak różne, że dla każdego produktu musimy opracować nową technologię, to nie jest takie skomplikowane. Nadal wykorzystujemy wiele różnych technik prototypowania, które są idealne dla konkretnego projektu, który rozwijamy. Na przykład, jeśli projektujemy dużą maszynę przemysłową, powszechnie przyjmuje się, że każda wyprodukowana część jest rodzajem prototypu. Więc kiedy projektujemy tę maszynę, nie tworzymy prototypu w skali jeden do jednego. Możemy wykonać małe wydruki naszych pomysłów. Możemy użyć pianki lub gliny na etapie odkrywania. Ale szczerze mówiąc, nie jest to tak powszechne w maszynach przemysłowych. Mówiąc o tych ręcznych lub rzemieślniczych technikach, techniki rzemieślnicze, takie jak projektowanie gliny, jak rzeźbienie, używanie papieru do prototypowania. Korzystanie ze wszystkich tych różnych technik w celu uzyskania fizycznego modelu jest zwykle wykorzystywane, gdy projektujemy pod kątem ergonomii. To znaczy, gdy projektujemy rzeczy, które będą w bliskim kontakcie z ręką lub człowiekiem.

Anita: Więc ogólnie rzecz biorąc, szukając najlepszego sposobu na interakcję z potencjalnymi użytkownikami w przyszłości. Okej, wspomniałeś, że używasz prototypów na różnych etapach procesu projektowania. Więc sądzę, że możemy powiedzieć, że prototypowanie jest rodzajem narzędzia, którego projektant może użyć podczas pracy nad projektem, aby odkryć różne aspekty tego projektu, zaczynając od kształtu w górę, w kierunku bardziej ergonomicznych aspektów i tak dalej.

Mikołaj: Tak, możemy to tak nazwać. Obraz mówi więcej niż tysiąc słów, a prototyp jest czymś w rodzaju obrazu, ale w 3D, więc mówi jeszcze więcej.

Anita: Okej, super. Pierwsze prototypy nie są zbyt funkcjonalne. To są bardziej ogólne prototypy poszukujące form lub poszukujące ogólnego kształtu.

Mikołaj: Mówimy nadal o fazie koncepcyjnej. To są rzeczy, które wyglądają, jakby mogły wyglądać, ale nie pełnią żadnej funkcji.

Anita: Okej, na późniejszym etapie projektowania mechanicznego , czasami prototypujemy również funkcjonalności. Może mogłabyś nam o tym trochę więcej opowiedzieć.

Mikołaj: Tak. Można to rozumieć jako rozwinięcie dowodu koncepcji, ponieważ w dowodzie koncepcji mieliśmy projekt, taki jak na przykład nakręcarka zegarków. Nie wiedzieliśmy, czy będziemy w stanie zaprojektować ten mechanizm we wszystkich tych mechanizmach, które miał ten mechanizm, więc musieliśmy zaprojektować dowód koncepcji. Próbowaliśmy zbudować ten mechanizm, nie myśląc o stylu, nie myśląc o tym, jak pokryć ten mechanizm, tylko po to, aby upewnić się, że to zadziała. I oczywiście, gdy udowodniliśmy, że to zadziała, musieliśmy wrócić do fazy koncepcyjnej, ponieważ chcieliśmy, aby ten mechanizm był umieszczony w ładnie wyglądającej obudowie, ponieważ był to produkt wysokiej klasy. Więc potrzebowaliśmy, aby również dobrze wyglądał.

A gdy przeszliśmy do czwartej fazy projektowania, zwanej fazą mechaniczną, rozpoczęła się przygoda z przełożeniem tego dowodu koncepcji na rzeczywisty produkt z działającymi mechanizmami, przy użyciu części, które mogły pochodzić od różnych producentów i które mimo to pasowały do zaprojektowanej przez nas przestrzeni.

Anita: Uważam, że to pokazuje, że prototypowanie, co jest bardzo szerokim pojęciem, ma już co najmniej trzy poziomy: poziom walidacji pomysłu, poziom walidacji wyglądu i poziom wykonywania funkcjonalności i ich ulepszania. To całkiem sporo. Może przejdźmy do omówienia technik prototypowania, ponieważ wspomniałeś o rzeźbieniu, wspomniałeś o używaniu papieru i sądzę, że są też bardziej zaawansowane.

Mikołaj: Zdecydowanie tak. Myślę, że wszyscy słyszeliśmy o druku 3D, który jest obecnie jedną z najpopularniejszych technik prototypowania. Istnieją różne powody, dla których druk 3D stał się tak popularny. Jednym z nich jest to, że stał się bardziej przystępny cenowo. Nawet zwykli ludzie, zwykli klienci, mogą posiadać małą drukarkę 3D, domową drukarkę 3D, która produkuje części do codziennego użytku. Ale nie jest ona aż tak zaawansowana. Nie nadaje się do bardziej wyrafinowanego prototypowania. Mamy więc wiele różnych innych technologii w druku 3D, które wykorzystujemy, aby sprostać potrzebom prototypu.

Tak, druk 3D jest jedną z tych technologii. Mamy wiele innych technologii, które są, powiedzmy, ważniejsze, jak CNC. Obróbka CNC jest starszą technologią, ale nadal bardzo użyteczną w odniesieniu do blachy, na przykład. Ponieważ mamy dziś lasery, nie musimy produkować bardzo drogich narzędzi, aby wyciąć naprawdę szalony kształt z blachy.

Mimo to może być postrzegana jako droższa technologia niż drukowanie 3D, ponieważ tłoczenie to tylko proces, ale potrzebujesz narzędzia. Jeśli używasz lasera, nie potrzebujesz narzędzia. Pojedyncza część jest droższa za sztukę, ale otrzymujesz ją szybciej i możesz testować szybciej bez kosztów narzędzi.

Trzecią z kolei może być po prostu spawanie, na przykład, jeśli chcemy zrobić biurko. Coś, co ma strukturę, która musi wytrzymać pewne siły. Musimy wykonać prototypy z materiałów, które zostaną użyte w produkcie końcowym. Tak więc spawanie lub inne technologie obróbki metali są również dla nas technologiami prototypowania.

Ale z drugiej strony mamy więcej rzemieślników, jak już wspomnieliśmy, technik takich jak glina, papier, rzeźbienie w piance. Więc wszystkie te różne techniki służą różnym celom.

A tworząc rzeczy, nie możemy zapomnieć o wykańczaniu rzeczy, takich jak szlifowanie papierem, malowanie lub pokrywanie różnymi materiałami, takimi jak flokowanie. Niektóre technologie, które wykorzystują chemię, takie jak chemiczne osadzanie z fazy gazowej, kiedy można uzyskać metalicznie wyglądającą część z plastikowej części i można umieścić cienką warstwę metalu na wierzchu powierzchni.

Anita: A następnie odtworzyć przyszłe wykończenie tej powierzchni.

Mikołaj: Tak, możesz symulować rzeczywisty produkt, który zamierzasz dostarczyć za pomocą tych. I możesz symulować go dość blisko produktu końcowego. Oczywiście, pojawią się pewne problemy.

Anita: To wymaga czasu.

Mikołaj: To zajmuje czas i kosztuje.

Jeśli jednak chcesz mieć pewność, że produkt trafi na rynek i odniesie sukces, powinieneś traktować prototypowanie jako część procesu projektowania, której wykonanie jest w 200% konieczne.

Anita: Tak, jeśli chodzi o technologię lub techniki używane do prototypowania, wydaje się, że cel prototypu determinuje technikę, która zostanie użyta. Czy chodzi na przykład o testowanie wyglądu i naśladowanie różnych wykończeń powierzchni? Czy też na przykład o walidację konstrukcji i spawania niektórych elementów stalowych, aby zobaczyć, jak działają w prawdziwym świecie?

Mikołaj: Tak, można testować wygląd i można testować funkcję. Oczywiście, produkt końcowy powinien testować funkcję i…

Anita: Powinien zdać test?

Mikołaj: Tak, ale oczywiście produkt końcowy to coś, co jest już zoptymalizowane, czyli po kilku rundach testów, i nie chcesz rozbudowywać każdego kroku, całej reprezentacji produktu ze wszystkimi tymi małymi szczegółami, które będą w gotowym produkcie, dopóki nie przetestujesz tej jednej rzeczy,

Anita: Tak.

Mikołaj: Podobają ci się mocne strony lub wygląd, jeśli jest to dla ciebie ważne. Dlatego w przemyśle samochodowym są prototypy koncepcyjne, które są wykonane z gliny, a następnie projektanci patrzą na nie i myślą: „Okej, forma jest w porządku, ale nadal wymaga pewnych poprawek”. Więc wskakują do systemu cięcia i robią poprawki po modelowaniu gliny.

Anita: Tak. Łączą modelowanie programowe z modelowaniem fizycznym.

Mikołaj: Tak. I to jest coś, co również robimy jako projektanci przemysłowi. Nie dotyczy to tylko świata motoryzacji. Spędzamy coraz więcej czasu w oprogramowaniu CAD. piękne koncepcje, zwłaszcza gdy bardziej skupiamy się na dostarczaniu gotowych prototypów przyszłych produktów, a nie pięknych koncepcji. Koncepcje mogą być naprawdę niesamowite i szalone, ale musisz być w stanie je wyprodukować, jeśli chcesz wypuścić produkt. Na przykład koncepcja cienkiego wyświetlacza, który można znaleźć na iPadzie lub dowolnym innym tablecie na świecie, była nie do pomyślenia osiągnięciem inżynierii człowieka nawet 20 lat temu. Ale coś się wydarzyło, technologia się rozwinęła i te nie do pomyślenia koncepcje stały się rzeczywistością, ale dopiero później, i są teraz na rynku od kilku lat.

Nie chcę powiedzieć, że konceptualizacja i tworzenie szalonych koncepcji jest złe, ale jeśli pracujemy dzisiaj i chcemy mieć produkt za rok, musimy wykorzystać technologie, które prawdopodobnie już są na rynku. Powinniśmy więc dostarczać koncepcje, które mogą odpowiedzieć na wszystkie wymagania klienta i nadal być możliwe do wyprodukowania w ramach technologii, które są na rynku lub będą na rynku za rok.

Anita: Okej, dziękuję. Wspomniałeś, że prototypowanie to proces, który jest w 200% niezbędny do opracowania produktu, ale może mógłbyś nam powiedzieć trochę o tym, jak kosztowne to może być lub jak przygotować się na koszty, które doda do opracowania nowego produktu?

Mikołaj: Możemy zacząć od kwoty zaledwie kilku dolarów, jeśli drukujesz na swojej drukarce 3D FVM, lub od kilkuset tysięcy dolarów, jeśli prototypujesz pełnowymiarową maszynę przemysłową. Wszystko zależy od poziomu prototypu i rzeczy, którą chcesz przetestować, ale aby było to bardziej zrozumiałe, możemy użyć przykładu pilota do telewizora, ponieważ zwykle składa się on z kilku części.

To jest montaż płytki PCB, która jest w środku. Musisz zbudować tę płytkę PCB lub ją przykryć, aby użytkownik jej nie zniszczył i nie uszkodził wnętrza pilota, aby pilot mógł ci służyć przez lata. Musisz więc zrobić pilota z, powiedzmy, górnej części obudowy, dolnej części obudowy i najprawdopodobniej pokrywy, która zakrywa komorę baterii, ponieważ nie chcesz rozmontowywać całego pilota tylko po to, aby wymienić baterie. Nie chcesz tego, ponieważ nawet jeśli większość ludzi byłaby w stanie ponownie złożyć tego pilota, mogą być osoby, które nie są w stanie tego zrobić. Musimy więc pomyśleć o użyteczności tego urządzenia, nawet tego małego pilota. Mamy więc zasadniczo trzy części. Jeśli chcemy po prostu przyjrzeć się pilotowi, którego już zaprojektowaliśmy, sprawdzić, czy pasuje do naszych dłoni, czy jest wyważony w naszej dłoni pod względem punktu dotyku. Możemy zacząć od modelu glinianego lub od modelu piankowego, który jest trochę lżejszy od gliny, ale glina jest nadal cięższa od rzeczywistego produktu, który ma zostać wykonany. Musimy więc to zrównoważyć.

Ale bardziej wyrafinowanym sposobem prototypowania jest drukowanie w 3D tych obudów z jakiegoś materiału plastikowego. Tak więc jest to bliższe finalnemu produktowi, ale nadal możesz przetestować formę, aby wydrukować pojedynczy kawałek plastiku, który tworzy formę. Nie musisz dzielić go na trzy części. Tak więc ten prototyp może być tańszy, ponieważ masz tylko jedną część do dostarczenia. W rezultacie Twój dostawca spędzi mniej czasu na dostarczeniu tego prototypu w swoim zamówieniu. Ponieważ zwykle, gdy drukujesz w 3D na zewnątrz, jesteś tylko jednym z wielu klientów w komorze drukowania 3D. Jest wiele różnych wydruków i musisz znaleźć ten właściwy dla siebie. Tak więc może to kosztować zaledwie 10 lub 50 USD, jeśli zamówisz to sam, lub jeśli chcesz, aby ktoś wykonał dla Ciebie prototyp, może to być trochę droższe, ponieważ musi poświęcić czas na opisanie tego, czego chce.

To jest początkowy etap, ponieważ jeśli chcemy pokazać potencjalnemu klientowi prototyp, który przypomina produkt finalny, który chcielibyśmy mieć na rynku, taki, który ma wykończenie powierzchni, jest pomalowany, ma działające gumowe przyciski i przypomina w pełni funkcjonalny prototyp lub w pełni funkcjonalny produkt, to będzie droższy. Ponieważ będzie wykończony ręcznie, a ta ręczna praca będzie kosztować czas, a to jest pieniądz. Mówiąc o kosztach, to jest to około 2000 dolarów, na przykład, za tego rodzaju funkcjonalny prototyp.

Więc nie może być tak tani jak produkt końcowy, ponieważ nie masz narzędzi i nie masz zautomatyzowanego procesu wykańczania. Nie masz wszystkich tych rzeczy, które sprawiają, że produkt jest tani.

Anita: Okej, wygląda na to, że każdy prototyp rozwija projekt i być może pomaga uniknąć dużych błędów lub pomyłek, które mogą pojawić się np. podczas przygotowywania oprzyrządowania do formowania wtryskowego.

Mikołaj: Tak, ponieważ mówiłem o kosztach z perspektywy prototypu. Mogą się wydawać ogromne, jeśli pomyślisz o pilocie, którego produkcja nie powinna kosztować więcej niż kilka dolarów. Ale jeśli chcesz wyprodukować coś tak taniego, musisz zainwestować. Musisz to zrobić właściwie, zanim zainwestujesz dużo pieniędzy w oprzyrządowanie, a oprzyrządowanie jest drogie.

A jeśli nie jesteś pewien, że oprzyrządowanie wyprodukuje część, której chcesz, to jest to strata pieniędzy. Oprzyrządowanie może kosztować setki tysięcy dolarów. Więc jeśli porównamy to do 2000 dolarów za pojedynczy prototyp, i nawet jeśli spróbujesz 10 razy, nadal wydasz 10 razy mniej pieniędzy niż gdybyś nie tworzył prototypu.

Anita: Porównałabym to do sytuacji, gdybyś musiała poprawić formę lub nawet zrobić ją od nowa.

Mikołaj: Tak. Czasami trzeba to zrobić jeszcze raz. I to jest problem. Dlatego prototypowanie jest korzystne. I z tej perspektywy nie jest drogie. To oczywiście konieczny wydatek, ale nie jest drogi.

Anita: Czyli oszczędzamy, nie, wydajemy mniejsze kwoty, żeby w przyszłości zaoszczędzić większe.

Mikołaj: Dokładnie.

Prototypy są bardzo obecne w naszej codziennej pracy i w procesach, w których uczestniczymy. Ale czy możesz pomyśleć o jakichś przykładach istniejących prototypów lub prototypów, które są dostępne na rynku dla klientów?

Mikołaj: Tak. Ale problem polega na tym, że trudno znaleźć fizyczne, ale jeśli wejdziemy w świat oprogramowania, tak, myślę, że dość łatwo pokazać, że wszystko jest prototypem.

Oczywiście, nie jest to takie czarno-białe. Nie jest tak, że produkty fizyczne są zawsze produktami gotowymi, a produkty oprogramowania są cały czas prototypami. Nie, ale są pewne funkcjonalności, które są. Na przykład, jeśli jesteś zaawansowanym użytkownikiem jakiegoś rodzaju oprogramowania, możesz testować nowe funkcjonalności, zanim zrobią to wszyscy inni użytkownicy tego oprogramowania.

Nazywa się to programem testowym lub programem beta, do którego możesz się zapisać i przetestować oprogramowanie, które jest już na rynku, ponieważ nie jest w pełni wdrożone. To prototyp, który możesz przetestować. Na rynku jest również kilka produktów MVP. Nie potrafię teraz wymienić ani jednego przykładu, ale kilka lat temu Netflix był jednym z nich.

To była platforma stworzona do streamingu, a oni korzystali z serwerów innych firm, które były w stanie przesyłać strumieniowo pewne ilości danych. I nie można przekroczyć pewnego progu, chyba że zainwestujesz więcej pieniędzy we własne serwery i infrastrukturę lub zbudujesz większą od zewnętrznych dostawców. Więc mieli prototyp i uruchomili tę platformę. Mogła się nie udać, ale okazała się sukcesem. Szczerze mówiąc, w czasach YouTube i wszystkich innych usług streamingowych, myślę, że był to dobry model biznesowy do przetestowania i aby mieć pewność, że ten biznes będzie w porządku w przyszłości.

Oczywiście, nawet jeśli używasz Gmaila lub mniejszego oprogramowania od dużej firmy, np. Alphabet czy Microsoft, nadal znajdujesz się w fazie prototypowej swojego systemu operacyjnego.

Wszystkie te aktualizacje sprawiają, że ten produkt jest lepszy. Jest to więc iteracyjny proces opracowywania prototypów i wdrażania ich na rynku. Trudno znaleźć takie przykłady w świecie rzeczywistym. W świecie fizycznym, jeśli próbujesz wprowadzić prototyp na rynek, musi on działać przynajmniej w 99% przypadków.

Wspominałem o Kickstarterze w rozmowie o TRL. Jest to również platforma, która pokazuje prototypy. Można zobaczyć, że jest to pomysł, który jest w jakiś sposób realizowany i ma jakąś formę. ale kształt, forma i funkcjonalność mogą się zmienić. całkowicie.

Anita: Jasne.

Mikołaj: Te prototypy są nadal jednostkami testowymi, które mogą być dalej rozwijane przez producenta. A różnica, wielka różnica między produktem fizycznym a produktem programowym, to czas wprowadzenia na rynek. Ponieważ jeśli pomyślisz o prototypie produktu programowego, możesz go zrobić w tym tygodniu i w następnym tygodniu, po kilku testach przeprowadzonych przez rzeczywistych użytkowników jest on testowany i sprawdzany.

Możesz to zrobić w kilka tygodni. Ale jeśli mówimy o produkcie, ma on mnóstwo funkcjonalności i bez jednej funkcjonalności, ten produkt nie będzie tym, czym miał być.

Więc musisz wcześniej opracować wszystkie funkcjonalności, musisz umieścić je w jednym urządzeniu, a potem możesz powiedzieć, że jest gotowe. Więc myślę, że wszyscy rozumiemy, że to zajmuje więcej czasu. A czas jest wartością, która jest najważniejsza w rozwoju produktu i fizycznym rozwoju produktu.

Anita: Tak, dziękuję. Prototyp może pełnić różne funkcje. Powiedziałabym, że popychają projekty do przodu. Myślę, że możemy powiedzieć, że prototyp to obiekt, który nie ma linii produkcyjnej, ale wierzę, że pomaga wszystkim zaangażowanym stronom — producentom, klientowi i projektantom — pracować nad wdrożeniem zaplanowanego produktu.

Mikołaj: Zgadza się. Zgadzam się z Tobą w 100% i uważam, że projektowanie bez prototypowania nie może się wydarzyć.

Anita: Tak, to dobre, mocne słowa na zakończenie naszej rozmowy i dziękuję.

Mikołaj: Dziękuję.

Mikołaj Wiewióra jest starszym projektantem w Mindsailors. Ma duże doświadczenie w kierowaniu zespołami projektantów i inżynierów na wszystkich etapach procesu projektowania.

Anita Rogoża jest badaczką i projektantką w Mindsailors. Jej priorytetem jest tworzenie funkcjonalnych projektów, które są przyjazne zarówno dla użytkownika, jak i dla środowiska.