النموذج الأولي

النموذج الأولي هو عينة أو نموذج أو إصدار مبكر لمنتج تم بناؤه لاختبار مفهوم أو عملية. [ ^1] إنه مصطلح يستخدم في مجموعة متنوعة من السياقات، بما في ذلك الدلالات والتصميم والإلكترونيات وبرمجة البرمجيات . يستخدم النموذج الأولي عمومًا لتقييم تصميم جديد لتعزيز الدقة من قبل محللي النظام والمستخدمين. ^{[2] [3]} تعمل النماذج الأولية على توفير المواصفات لنظام حقيقي يعمل بدلاً من النظام النظري. ^[4] تتمتع النماذج الأولية المادية بتاريخ طويل، وتكملها النماذج الأولية الورقية والنماذج الأولية الافتراضية الآن على نطاق واسع. في بعض نماذج سير عمل التصميم، يعد إنشاء نموذج أولي (عملية تسمى أحيانًا التجسيد ) الخطوة بين إضفاء الطابع الرسمي وتقييم الفكرة. ^[5]

يمكن أن يعني النموذج الأولي أيضًا مثالًا نموذجيًا لشيء ما كما هو الحال في استخدام الاشتقاق " نموذجي أولي ". ^[6] هذا مصطلح مفيد في تحديد الأشياء والسلوكيات والمفاهيم التي تعتبر القاعدة المقبولة وتشبه مصطلحات مثل الصور النمطية والنماذج الأصلية .

اشتُقت كلمة "نموذج أولي " من الكلمة اليونانية πρωτότυπον prototypon ، "الشكل البدائي"، وهي محايدة لكلمة πρωτότυπος prototypos ، "أصلي، بدائي"، من πρῶτος protos ، "الأول" وτύπος typos ، "الانطباع" (في الأصل بمعنى علامة تركتها ضربة، ثم بواسطة ختم تم ضربه بقالب (لاحظ "آلة كاتبة")؛ ضمناً ندبة أو علامة؛ بالقياس شكل أي تمثال أو أسلوب (مجازي) أو تشابه؛ نموذج للتقليد أو مثال توضيحي - لاحظ "نموذجي"). ^{[1] [7] [8]}

تستكشف النماذج الأولية جوانب مختلفة من التصميم المقصود: ^[9]

• يُستخدم النموذج الأولي لإثبات المبدأ للتحقق من بعض الجوانب الوظيفية الرئيسية للتصميم المقصود، لكنه لا يحتوي عادةً على جميع وظائف المنتج النهائي. ^[10]
• يمثل النموذج الأولي العامل كل أو ما يقرب من كل وظائف المنتج النهائي. ^[11]
• يمثل النموذج الأولي المرئي الحجم والمظهر، ولكن ليس الوظيفة، للتصميم المقصود. النموذج الأولي لدراسة الشكل هو نوع أولي من النماذج الأولية المرئية حيث يتم التأكيد على السمات الهندسية للتصميم، مع الاهتمام بشكل أقل باللون أو الملمس أو الجوانب الأخرى للمظهر النهائي. ^[12]
• يمثل نموذج تجربة المستخدم ما يكفي من مظهر المنتج ووظيفته بحيث يمكن استخدامه في أبحاث المستخدم . ^[13]
• يلتقط النموذج الأولي الوظيفي كل من الوظيفة والمظهر للتصميم المقصود، على الرغم من أنه قد يتم إنشاؤه بتقنيات مختلفة وحتى مقياس مختلف عن التصميم النهائي. ^{[14] [15]}
• النموذج الأولي الورقي هو تمثيل مطبوع أو مرسوم يدويًا لواجهة المستخدم لمنتج برمجي. تُستخدم هذه النماذج الأولية عادةً للاختبار المبكر لتصميم برمجي، ويمكن أن تكون جزءًا من جولة برمجية لتأكيد قرارات التصميم قبل بذل مستويات أكثر تكلفة من جهد التصميم. ^[16]

لا يستشهد هذا القسم بأي مصادر . يرجى المساعدة في تحسين هذا القسم عن طريق إضافة الاستشهادات إلى مصادر موثوقة . قد يتم الطعن في المواد غير الموثقة وإزالتها . ( أغسطس 2014 ) ( تعرف على كيفية ومتى يمكنك إزالة هذه الرسالة )

بشكل عام، يختلف إنشاء النماذج الأولية عن إنشاء المنتج النهائي في بعض النواحي الأساسية:

• المواد : قد تكون المواد التي سيتم استخدامها في المنتج النهائي باهظة الثمن أو يصعب تصنيعها، لذا قد يتم تصنيع النماذج الأولية من مواد مختلفة عن تلك التي صنع منها المنتج النهائي. في بعض الحالات، قد تكون مواد الإنتاج النهائية لا تزال قيد التطوير ولا تتوفر بعد للاستخدام في النموذج الأولي.
• العملية : غالبًا ما تكون عمليات الإنتاج الضخم غير مناسبة لصنع عدد صغير من الأجزاء، لذا قد يتم تصنيع النماذج الأولية باستخدام عمليات تصنيع مختلفة عن المنتج النهائي. على سبيل المثال، سيتطلب المنتج النهائي الذي سيتم تصنيعه عن طريق قولبة الحقن البلاستيكية أدوات مخصصة باهظة الثمن، لذا قد يتم تصنيع نموذج أولي لهذا المنتج عن طريق التشغيل الآلي أو الطباعة الضوئية بدلاً من ذلك. قد تؤدي الاختلافات في عملية التصنيع إلى اختلافات في مظهر النموذج الأولي مقارنة بالمنتج النهائي.
• التحقق : قد يخضع المنتج النهائي لعدد من اختبارات ضمان الجودة للتحقق من التوافق مع الرسومات أو المواصفات. قد تتضمن هذه الاختبارات تجهيزات فحص مخصصة وطرق أخذ عينات إحصائية وتقنيات أخرى مناسبة للإنتاج المستمر لكمية كبيرة من المنتج النهائي. يتم تصنيع النماذج الأولية بشكل عام مع فحص فردي أكثر دقة وافتراض أن بعض التعديلات أو إعادة العمل ستكون جزءًا من عملية التصنيع. قد يتم إعفاء النماذج الأولية أيضًا من بعض المتطلبات التي تنطبق على المنتج النهائي.

يحاول المهندسون والمتخصصون في النماذج الأولية تقليل تأثير هذه الاختلافات على الدور المقصود للنموذج الأولي. على سبيل المثال، إذا لم يتمكن النموذج الأولي المرئي من استخدام نفس المواد المستخدمة في المنتج النهائي، فسوف يحاولون استبدال المواد بخصائص تحاكي عن كثب المواد النهائية المقصودة.

يسعى المهندسون والمتخصصون في النماذج الأولية إلى فهم حدود النماذج الأولية لمحاكاة خصائص التصميم المقصود بدقة.

تمثل النماذج الأولية بعض التنازلات عن تصميم الإنتاج النهائي. ويرجع هذا إلى مهارة وخيارات المصممين، والقيود المتأصلة الحتمية للنموذج الأولي. وبسبب الاختلافات في المواد والعمليات ودقة التصميم، فمن الممكن أن يفشل النموذج الأولي في الأداء بشكل مقبول على الرغم من أن تصميم الإنتاج ربما كان سليمًا. وعلى العكس من ذلك، قد تعمل النماذج الأولية بشكل مقبول ولكن تصميم الإنتاج والنتيجة قد يكونان غير ناجحين.

بشكل عام، يمكن توقع أن تكون تكاليف النماذج الأولية الفردية أكبر بكثير من تكاليف الإنتاج النهائية بسبب عدم الكفاءة في المواد والعمليات. تُستخدم النماذج الأولية أيضًا لمراجعة التصميم لأغراض خفض التكاليف من خلال التحسين والتحسين. ^[17]

من الممكن استخدام اختبار النماذج الأولية لتقليل مخاطر عدم أداء التصميم كما هو مقصود، ولكن النماذج الأولية بشكل عام لا يمكنها القضاء على جميع المخاطر.

غالبًا ما يكون بناء التصميم الكامل مكلفًا ويستغرق وقتًا طويلاً، خاصة عند تكراره عدة مرات - بناء التصميم الكامل، ومعرفة المشكلات وكيفية حلها، ثم بناء تصميم كامل آخر. كبديل، يتم استخدام تقنيات النماذج الأولية السريعة أو تطوير التطبيقات السريعة للنماذج الأولية الأولية، والتي تنفذ جزءًا، ولكن ليس كل، التصميم الكامل. يتيح هذا للمصممين والمصنعين اختبار أجزاء التصميم التي من المرجح أن تواجه مشكلات بسرعة وبتكلفة زهيدة، وحل تلك المشكلات، ثم بناء التصميم الكامل.

في البحث التكنولوجي، يُعد النموذج التكنولوجي بمثابة نموذج أولي يعمل كدليل على المفهوم ونموذج عرض لتكنولوجيا جديدة أو منتج مستقبلي، مما يثبت جدواها ويوضح التطبيقات الممكنة.

في مشاريع التطوير الكبيرة، يُعد مكان الاختبار منصة وبيئة تطوير نموذجية للتجريب الدقيق واختبار التقنيات الجديدة والمكونات والنظريات العلمية والأدوات الحسابية. ^[18]

مع التطورات الحديثة في النمذجة الحاسوبية، أصبح من العملي التخلص من إنشاء نموذج أولي مادي (باستثناء ربما بأحجام مخفضة للغاية لأغراض الترويج)، وبدلًا من ذلك نمذجة جميع جوانب المنتج النهائي كنموذج حاسوبي . يمكن رؤية مثال على هذا التطور في طائرة بوينج 787 دريملاينر ، حيث تم إجراء أول تجسيد مادي بالحجم الكامل على خط الإنتاج التسلسلي. تُستخدم النمذجة الحاسوبية الآن على نطاق واسع في تصميم السيارات، سواء للشكل (في التصميم والديناميكا الهوائية للمركبة) أو في الوظيفة - وخاصة لتحسين قدرة المركبة على تحمل الاصطدام وتقليل الوزن لتحسين الأميال.

الاستخدام الأكثر شيوعًا لكلمة النموذج الأولي هو إصدار وظيفي، وإن كان تجريبيًا، لآلة غير عسكرية (مثل السيارات والأجهزة المنزلية والإلكترونيات الاستهلاكية) يرغب مصمموها في بنائها بوسائل الإنتاج الضخم ، على عكس النموذج الأولي ، وهو تمثيل خامد لمظهر الآلة، وغالبًا ما يكون مصنوعًا من مادة غير متينة.

غالبًا ما يقوم مصمم الإلكترونيات ببناء النموذج الأولي من لوحة التجارب أو لوحة الشرائط أو لوحة مثقبة ، وعادةً ما يستخدم حزم "DIP".

ومع ذلك، في كثير من الأحيان يتم بناء النموذج الأولي الوظيفي الأول على "نموذج PCB أولي " مطابق تقريبًا لـ PCB الإنتاجي، حيث تنخفض أسعار تصنيع PCB ولأن العديد من المكونات غير متوفرة في حزم DIP ، ولكنها متوفرة فقط في حزم SMT المحسّنة لوضعها على PCB.

يفضل صناع الآلات العسكرية والطيران استخدام مصطلحي "تجريبي" و"اختبار الخدمة". ^[19]

غالبًا ما يشار إلى برامج النموذج الأولي باسم الدرجة ألفا ، مما يعني أنها الإصدار الأول الذي يتم تشغيله. غالبًا ما يتم تنفيذ عدد قليل فقط من الوظائف، والتركيز الأساسي للنسخة ألفا هو الحصول على كود أساسي وظيفي يمكن إضافة الميزات إليه. بمجرد دمج معظم الميزات المطلوبة في برنامج الدرجة ألفا، يصبح برنامجًا تجريبيًا لاختبار البرنامج بالكامل وضبط البرنامج للاستجابة بشكل صحيح أثناء المواقف غير المتوقعة أثناء التطوير. ^[22]

غالبًا ما قد لا يتمكن المستخدمون النهائيون من توفير مجموعة كاملة من أهداف التطبيق أو متطلبات الإدخال أو المعالجة أو الإخراج التفصيلية في المرحلة الأولية. بعد تقييم المستخدم، سيتم بناء نموذج أولي آخر بناءً على ملاحظات المستخدمين، ومرة ​​أخرى تعود الدورة إلى تقييم العميل. تبدأ الدورة بالاستماع إلى المستخدم، يليه بناء نموذج أولي أو مراجعته، والسماح للمستخدم باختبار النموذج الأولي ، ثم العودة. يوجد الآن جيل جديد من الأدوات تسمى برامج محاكاة التطبيقات والتي تساعد في محاكاة التطبيقات بسرعة قبل تطويرها. ^[23]

تستخدم البرمجة المتطرفة التصميم التكراري لإضافة ميزة واحدة تدريجيًا في كل مرة إلى النموذج الأولي. ^[24]

في العديد من لغات البرمجة ، النموذج الأولي للوظيفة هو إعلان عن برنامج فرعي أو وظيفة (ولا ينبغي الخلط بينه وبين النمذجة الأولية للبرمجيات). هذا المصطلح خاص بلغة C / C++ ؛ المصطلحات الأخرى لهذا المفهوم هي التوقيع والنوع والواجهة . في البرمجة القائمة على النموذج الأولي ( شكل من أشكال البرمجة الموجهة للكائنات )، يتم إنتاج كائنات جديدة عن طريق استنساخ كائنات موجودة، والتي تسمى النماذج الأولية. ^[25]

قد يشير المصطلح أيضًا إلى إطار عمل النموذج الأولي لـ Javascript .

بالإضافة إلى ذلك، قد يشير المصطلح إلى نمط تصميم النموذج الأولي .

قد تستخدم أيضًا مناهج التعلم المستمر داخل المنظمات أو الشركات مفهوم النماذج الأولية للأعمال أو العمليات من خلال نماذج البرامج.

يتم استخدام مفهوم النموذج الأولي لوصف مدى انحراف موقع الويب عن القاعدة المتوقعة، مما يؤدي إلى انخفاض تفضيل المستخدم لتصميم هذا الموقع. ^[26]

النموذج الأولي للبيانات هو شكل من أشكال النموذج الأولي الوظيفي أو العامل . ^[27] عادةً ما يكون مبرر إنشائه هو نقل البيانات أو تكامل البيانات أو مشروع تنفيذ التطبيق والمواد الخام المستخدمة كمدخلات هي مثال لجميع البيانات ذات الصلة الموجودة في بداية المشروع.

أهداف النمذجة الأولية للبيانات هي إنتاج:

• مجموعة من قواعد تنقية البيانات وتحويلها والتي ثبت أنها تنتج بيانات مناسبة للغرض.
• مجموعة بيانات هي نتيجة تطبيق هذه القواعد على مثيل للبيانات الخام (المصدر) ذات الصلة.

لتحقيق ذلك، يستخدم مهندس البيانات واجهة رسومية لتطوير وتنفيذ قواعد التحويل والتطهير بشكل تفاعلي باستخدام البيانات الخام. ثم يتم تقييم البيانات الناتجة وتنقية القواعد. وبخلاف الفحص البصري الواضح للبيانات على الشاشة بواسطة مهندس البيانات، فإن أساليب التقييم والتحقق المعتادة هي استخدام برنامج تحديد ملف تعريف البيانات ^[28] ثم إدخال البيانات الناتجة في إصدار اختباري للتطبيق المستهدف وتجربة استخدامه.

عند تطوير البرامج أو الأدوات الرقمية التي يتفاعل معها البشر، فإن النموذج الأولي هو قطعة أثرية تُستخدم لطرح سؤال تصميمي والإجابة عليه. توفر النماذج الأولية الوسائل اللازمة لفحص مشكلات التصميم وتقييم الحلول. ^[29]

يمكن لممارسي التفاعل بين الإنسان والحاسب الآلي استخدام عدة أنواع مختلفة من النماذج الأولية:

• نموذج أولي لـ "ساحر أوز": سُمي على اسم ساحر أوز في فيلم ساحر أوز . هذه طريقة للنمذجة الأولية يتم من خلالها تزوير الجانب الحاسوبي للتفاعل بواسطة إنسان خارج الموقع أو مخفي. ^[30] تعد تقنية النمذجة الأولية هذه مفيدة بشكل خاص لإظهار الوظائف التي يصعب أو يستغرق تصميمها وقتًا طويلاً، مثل التطبيقات مثل واجهة المستخدم الصوتية .
• نموذج أولي للدور : قد لا يكون هذا النموذج الأولي مصممًا أو يبدو وكأنه منتج نهائي، ولكن الغرض من هذا النوع من النماذج الأولية هو التحقيق في احتياجات المستخدم وتقييمها، أو ما يمكن أن يفعله النموذج الأولي للمستخدم. يمكنهم تقديم الميزات والوظائف التي قد يستفيد منها المستخدم، لإظهار الدور الذي قد يؤديه قطعة أثرية مثل النموذج الأولي للمستخدم. ^[29] من الأمثلة الشهيرة لهذا النوع من النماذج الأولية كتلة الخشب التي حملها جيف هوكينز ، عند تطوير Palm Pilot .
• نموذج أولي من الورق : قد يستخدم هذا النموذج الأولي ورقًا مقطوعًا أو كرتونًا أو مواد غير مكلفة أخرى لإظهار واجهة. الغرض من هذا النموذج الأولي هو الاختبار مع المستخدمين، دون الحاجة إلى استخدام أداة رقمية أو تطوير برنامج لاختبار الوظائف. ^[31] في الآونة الأخيرة، فقدت النماذج الأولية الورقية شعبيتها داخل دوائر التصميم معينة، وخاصة بسبب طبيعة الدقة المنخفضة لهذه الطريقة والافتقار إلى الفعالية عند الاختبار مع المستخدمين. ^[32]

في مجال النمذجة المصغرة (التي تشمل نماذج السكك الحديدية ، ونماذج المركبات، ونماذج الطائرات ، والنماذج العسكرية، وما إلى ذلك)، فإن النموذج الأولي هو الأساس أو المصدر الحقيقي لنموذج مصغر - مثل قاطرة EMD GP38-2 الحقيقية - وهو النموذج الأولي لنموذج قاطرة Athearn (من بين الشركات المصنعة الأخرى). من الناحية الفنية، يمكن لأي كائن غير حي أن يعمل كنموذج أولي لنموذج، بما في ذلك الهياكل والمعدات والأجهزة وما إلى ذلك، ولكن بشكل عام أصبحت النماذج الأولية تعني المركبات الحقيقية بالحجم الكامل بما في ذلك السيارات (أنتج النموذج الأولي لسيارة شيفروليه 1957 العديد من النماذج)، والمعدات العسكرية (مثل M4 Shermans، المفضلة بين مصممي النماذج العسكرية الأمريكية)، ومعدات السكك الحديدية، والشاحنات الآلية، والدراجات النارية، والمركبات الفضائية (العالم الحقيقي مثل Apollo/Saturn Vs، أو محطة الفضاء الدولية). اعتبارًا من عام 2014، تكلف آلات النماذج الأولية السريعة الأساسية (مثل الطابعات ثلاثية الأبعاد ) حوالي 2000 دولار، ولكن الآلات الأكبر حجمًا والأكثر دقة يمكن أن تكلف ما يصل إلى 500000 دولار. ^[33]

في الهندسة المعمارية ، يشير النمذجة الأولية إلى صنع نموذج معماري (كشكل من أشكال النمذجة المصغرة ) أو كجزء من التجارب الجمالية أو المادية ، مثل مركز النمذجة الأولية للمواد مفتوح المصدر Forty Wall House في أستراليا. ^{[34] [35]}

يقوم المهندسون المعماريون بإنشاء نماذج أولية لاختبار الأفكار من الناحية البنيوية والجمالية والفنية. ولا يعد نجاح النموذج الأولي أو فشله هو المحور الأساسي: فالنمذجة الأولية المعمارية هي العملية الكشفية التي يكتسب المهندس المعماري من خلالها البصيرة. ^[36]

في علم وممارسة القياس ، النموذج الأولي هو جسم من صنع الإنسان يستخدم كمعيار لقياس بعض الكميات الفيزيائية كأساس لجميع قياسات تلك الكمية الفيزيائية. في بعض الأحيان يُطلق على هذا الجسم القياسي اسم قطعة أثرية . في النظام الدولي للوحدات ( SI )، لم يتبق أي معيار نموذجي منذ 20 مايو 2019. قبل ذلك التاريخ، كان آخر نموذج أولي مستخدم هو النموذج الأولي الدولي للكيلوغرام ، وهو أسطوانة صلبة من البلاتين والإيريديوم محفوظة في المكتب الدولي للأوزان والمقاييس (المكتب الدولي للأوزان والمقاييس) في سيفر فرنسا (ضاحية من ضواحي باريس ) والتي كانت بحكم التعريف كتلة كيلوغرام واحد بالضبط . يتم تصنيع نسخ من هذا النموذج الأولي وإصدارها للعديد من الدول لتمثيل المعيار الوطني للكيلوغرام ويتم مقارنتها بشكل دوري بالنموذج الأولي لباريس. الآن يتم إعادة تعريف الكيلوغرام بطريقة يتم فيها تحديد ثابت بلانك h بقيمة بالضبط6.626 070 15 × 10 ⁻³⁴  جول-ثانية (J⋅s)

حتى عام 1960، كان يتم تعريف المتر بواسطة شريط نموذجي من البلاتين والإيريديوم مع علامتين عليه (والتي كانت، بحكم التعريف، متباعدة بمسافة متر واحد)، وهو النموذج الأولي الدولي للمتر ، وفي عام 1983 أعيد تعريف المتر ليكون المسافة في الفضاء الحر التي يقطعها الضوء في 1/299،792،458 من الثانية (وبالتالي تحديد سرعة الضوء لتكون 299،792،458 مترًا في الثانية).

في العديد من العلوم، من علم الأمراض إلى علم التصنيف، يشير النموذج الأولي إلى مرض أو نوع أو ما إلى ذلك، مما يشكل مثالاً جيدًا للفئة بأكملها. في علم الأحياء، النموذج الأولي هو الشكل السلفي أو البدائي لنوع أو مجموعة أخرى؛ النموذج الأصلي. ^[37] على سبيل المثال، يُنظر إلى السنغال بشير على أنه النماذج الأولية لجنسه، Polypterus .

• الطباعة ثلاثية الأبعاد
• النمذجة بالطين
• المنتج الأدنى قابلية للتطبيق
• النمذجة السريعة
• مقالة اختبارية (توضيح)