Наша команда часто сталкивается с вопросами о различиях между Proof-of-Concept (PoC), прототипом и Minimum Viable Product (MVP). Это неудивительно: каждый из них подтверждает концепцию, а "прототип" как форма продукта, по сути, воплощает эту "минимальную жизнеспособность". Давайте посмотрим, как они работают в процессе разработки нового аппаратного продукта.
Когда клиенты обращаются к нам с запросами на "разработку прототипа/PoC/MVP для будущего устройства", мы сразу задаем уточняющие вопросы, поскольку существует вероятность, что мы можем представить разные результаты. "Где будет использоваться этот вариант устройства?" "Будете ли вы показывать его своей аудитории?" "Планируете ли вы демонстрацию на выставке?" "Уверены ли вы в осуществимости концепции?"
Чтобы избежать недораизумений как для клиента, так и для подрядчика, важно понимать различия между этими терминами, их влияние и в какой мере они определяют результат.
Могут ли PoC и MVP быть прототипами?
Прежде чем дать окончательный ответ, давайте сначала разберемся в значении слова "прототип" в области аппаратного инженерии. Википедия определяет прототип как грубую модель. Возвращаясь к разработке аппаратного обеспечения, когда мы взаимодействуем с целевой аудиторией и собираем отзывы о функциональности нашего устройства, мы предоставляем более адаптированную версию нашего продукта (она выполняет основную функцию и работает), но всё ещё является грубой моделью.
Важно также помнить, что этот подход используется как в аппаратной, так и в программной разработке, что добавляет еще один уровень путаницы. В разработке программного обеспечения подрядчики сталкиваются с меньшим числом итераций, поскольку продукт не имеет физического воплощения. Проще говоря, внесение корректировок легче. Когда речь идет о аппаратном продукте, часто невозможно внести изменения в существующую подсборку незаметно, что требует создания новой, доработанной версии. Эта особенность разработки аппаратного обеспечения приводит к тому, что в одной версии, такой как MVP, может быть несколько прототипов.
С учетом этого ответ на вопрос — "да." PoC и MVP могут быть прототипами. Тогда возникает вопрос, можно ли выделить "прототип" как самостоятельную сущность? Можно. По крайней мере, классическая классификация предлагает такую версию продукта и подчеркивает различия между PoC, прототипом и MVP. Мы подробнее объясним каждый из них далее.
Что такое Proof-of-Concept в разработке аппаратного обеспечения?
Proof-of-Concept (PoC) — это демонстрация того, что ваша идея или концепция технически осуществима. PoC появляется на самых ранних стадиях разработки. Чтобы сэкономить ресурсы и сосредоточиться на главной цели, используются простые, доступные и часто временные компоненты и материалы для проверки гипотезы. Например, это могут быть микро-компьютеры, такие как Arduino или Raspberry Pi, для управления; детали, напечатанные на 3D-принтере или собранные из конструктора Lego; корпуса из картона или 3D-печати, без учета дизайна и эргономики; макетные платы для соединения компонентов или ручная пайка; простые аккумуляторные блоки или адаптеры питания.
Рассмотрим примеры ситуаций, когда может потребоваться Proof-of-Concept:
Демонстрация технической осуществимости
Как бы впечатляющей ни была ваша концепция, важно помнить: "доверяй, но проверяй". Proof-of-Concept (PoC) помогает снизить тревогу, связанную с запуском нового продукта, так как на этом этапе у вас уже есть первичный механизм, изготовленный из самых дешевых материалов. Таким образом, вопросы, касающиеся дальнейших шагов, отпадают.
Пример:
Команда планирует разработать умную кормушку для домашних животных, которая автоматически раздает порции корма по расписанию и по указаниям пользователя.
Принцип работы:
- Мобильное приложение кормушки передает данные о необходимости раздать порцию корма микроконтроллеру.
- Шаговые двигатели приводят в действие механизм дозировки для выдачи порций, установленных в приложении.
- После выдачи необходимой порции механизм дозировки переходит в режим хранения, чтобы предотвратить случайное освобождение корма и защитить бункер от животного.
- Ультразвуковые или инфракрасные датчики измеряют уровень корма в контейнере.
- Если уровень корма ниже установленного порога, микроконтроллер отправляет уведомление пользователю через мобильное приложение.
Для реализации концепции инженеры должны подтвердить работу основного механизма, а именно — дозирование определенного количества корма. Для проверки этого механизма его нужно создать в физическом мире, чем и занимается PoC. Как мы знаем, компоненты могут быть "импровизированными".
Команда решила реализовать этот механизм, используя шаговые двигатели NEMA 17, пластиковые шестерни и рычаги для сборки механизма. Они использовали контроллер ESP32 для выполнения команд от мобильного приложения и передачи статуса работы и уровня корма в бункере. Для корректной работы кормушки использовались ультразвуковые датчики уровня корма HC-SR04.
Версия PoC не требует дополнительных потребительских функций. В случае с кормушкой таким "бонусом" может быть автоматическое расписание кормления, позволяющее владельцу установить конкретные времена или интервалы для автоматического кормления без необходимости вручную запускать механизм через приложение каждый раз.
Привлечение инвестиций
Ваш запрос на инвестиции будет гораздо успешнее, если у вас под рукой будет уменьшенная версия вашего устройства: всё можно увидеть своими глазами, не прибегая к абстракциям.
Даже если вы подготовили подробный план разработки продукта, включающий интеграцию датчиков для обнаружения уровня корма, улучшение мобильного приложения и разработку окончательного дизайна корпуса, анализ рынка, подтверждающий высокий спрос на умные устройства для домашних животных, а также бизнес-модель с ценообразованием, маркетинговой стратегией и каналами сбыта, без PoC этот набор будет выглядеть как "сборник сказок".
Как только базовая версия кормушки будет готова, вы сможете продемонстрировать её работу потенциальным инвесторам, показывая, как устройство выдает корм по команде из мобильного приложения. Это выделит вас среди "теоретических" команд, показав, что вы инвестировали в разработку продукта как интеллектуально, так и практично. Кроме того, PoC позволит вам ответить на вопросы инвесторов, вовлечь их в генерацию идей и таким образом повысить шансы на привлечение инвестиций.
Прототип
Мы подтвердили техническую осуществимость концепции, и она выполнима. Однако этого недостаточно, чтобы считать продукт завершенным и готовым к массовому производству. Настало время реализовать все функции продукта, детализировать дизайн, протестировать "концепцию" в реальных условиях и показать её фокус-группам.
На этом этапе команда будет использовать более надежные и эффективные компоненты: современные микроконтроллеры (например, ESP8266/ESP32 с интегрированным модулем Wi-Fi), качественные двигатели и приводы, часто из металла или структурного пластика, печатные платы нужных размеров, источники питания, оптимизированные для вашего продукта, аккумуляторные батареи и системы управления зарядом. В отличие от PoC, прототипы устройства обычно имеют корпус, хотя он ещё не обязательно финализирован.
Рассмотрим контексты, в которых вам понадобится прототип умной кормушки для домашних животных:
Тестирование функциональности и взаимодействия компонентов
Вы подтвердили, что технологии для реализации вашей идеи существуют. Теперь вам нужно перейти на следующий уровень и обеспечить бесперебойное взаимодействие всех компонентов будущего устройства, чтобы пользователь мог комфортно им пользоваться.
Возвращаясь к примеру с умной кормушкой, на этом этапе команда создаст чертежи и 3D-модели всех компонентов, соберет механизм, используя выбранную основу, интегрирует датчики уровня корма и подключит их к микроконтроллеру, разработает программное обеспечение для управления кормушкой через мобильное приложение и настроит систему уведомлений о низком уровне корма. Каждый из этих пунктов имеет свои нюансы. Например, необходимо обеспечить, чтобы при срабатывании датчика низкого уровня корма контроллер своевременно отправлял уведомление пользователю через мобильное приложение, а "низкий уровень" был установлен так, чтобы в кормушке оставалось одна или две порции корма. Это даст пользователю время на пополнение бункера. Тайминг уведомления имеет критическое значение, так как одной из дополнительных потребительских функций является возможность настройки расписания кормления. Если эта функция не будет работать, умная кормушка потеряет своё преимущество.
Сбор Отзывов Пользователей
Прототипы поздних этапов (TRL-6 и TRL-7) могут быть использованы для первичного контакта с целевой аудиторией. Вы можете продемонстрировать потенциальным пользователям функциональность устройства и технические характеристики, показывая его в действии. Потенциальные пользователи, в свою очередь, поделятся своими мыслями, предоставят отзывы в ходе испытаний и предложат улучшения. Также важно наблюдать за ними, что иногда даже более важно, чем отзывы фокус-групп. Таким образом, вы получите ответы на вопрос: "Как пользователи относятся к моему устройству?" и сможете выявить ранних последователей до выхода продукта на рынок.
Подготовка к Массовому Производству
Разработка прототипа включает тестирование методов сборки и производства деталей. Это, в свою очередь, помогает подготовить устройство к массовому производству, продумывая шаг за шагом, какие технологии лучше всего подходят для производства, а какие нет, а также наилучшую компоновку компонентов.
Например, корпус кормушки изготовлен на 3D-принтере, а компоненты вставляются вручную. Оказалось, что определенные части корпуса слишком хрупкие, что приводит к поломкам во время сборки. В будущем для производства более прочного корпуса будет использоваться литье под давлением.
MVP
MVP (Minimum Viable Product) представляет собой позднюю версию продукта, готовую к реальному взаимодействию с пользователем: она была доработана на основе отзывов фокус-групп. В MVP используются материалы и компоненты, которые будут в окончательной версии продукта: формованный пластик, серийные моторы, точные инфракрасные или ультразвуковые датчики, аккумуляторы или постоянное сетевое подключение.
Важно помнить, что основная цель MVP — тщательный анализ пользовательского опыта. Если прототипы предназначены для проверки того, как все части устройства работают вместе, то MVP демонстрирует только самые необходимые функции для пользователя. MVP проверяет жизнеспособность продукта с точки зрения бизнес-модели. Тем не менее, устройство на этом этапе готово к использованию. Продукт MVP должен быть достаточно стабильным и удобным для реального использования целевой аудиторией.
Тестирование Рыночного Спроса и Минимизация Финансовых Рисков перед Массовым Производством
Анализируя продажи и отзывы, вы можете определить, есть ли потенциал для масштабирования продукта. Если MVP получает положительные отзывы и хорошие продажи, это подтверждает, что продукт востребован на рынке и его выпуск не будет связан с высокими финансовыми рисками.
Получив отзывы от целевой аудитории умной кормушки для домашних животных на этапе прототипа, команда доработала корпус (новый был изготовлен методом литья под давлением), добавила источник бесперебойного питания с литий-ионными аккумуляторами, чтобы питомцы не остались без корма в случае отключения электроэнергии, заменила ультразвуковой датчик HC-SR04 на лазерный инфракрасный датчик VL53L0X для повышения точности определения остатка корма в бункере, улучшила приложение для управления кормушкой, добавив расширенный планировщик кормления и улучшила механизм уведомлений о низком уровне корма.
Следующим шагом команда запускает кампанию на Kickstarter, полагая, что это поможет протестировать рынок и привлечь инвестиции. Они выпускают ограниченную партию продукта и тестируют его в нескольких зоомагазинах и на онлайн-платформах в городе или регионе, проводя исследования с владельцами домашних животных.
Наши Проекты
В портфолио ИнКата есть много проектов, для которых мы создали PoC/Прототип/MVP. В этой статье мы хотели бы рассказать о смарт-детекторе грызунов и складском роботе LeanKey.
Умный Детектор Грызунов
Стартап-компания задумала создать устройство для подсчета грызунов. Клиент обратился в ИнКата с технологическим вариантом такого устройства. Суть заключалась в использовании ультразвукового датчика для обнаружения грызунов. Мы протестировали этот метод и поняли, что он не соответствует ожиданиям клиента. Эта технология не выполняла основную функцию устройства из-за недостаточной точности.
ИнКата предложила другое решение — использование датчиков, которые теоретически могли бы обнаруживать грызунов с 100% вероятностью по их движению. Более того, этот метод мог быть более энергоэффективным и менее затратным. Кроме того, использование такого датчика позволило бы увеличить область обнаружения внутри ловушки, разместив его по дну.
Нашей "теоретической" уверенности было недостаточно, поэтому мы разработали PoC для умного детектора грызунов. Мы создали плату с датчиком и картонную коробку, в которую поместили хомяка. Датчик, размещенный на дне коробки, обнаруживал грызуна и отправлял сигнал для замыкания цепи.
Наше решение оказалось успешным, что позволило перейти к следующему этапу разработки продукта. Мы не тратили усилия на проектирование и производство корпуса, разработку мобильного приложения и аппаратуры для передачи данных. При демонстрации клиенту было достаточно сказать: "Смотрите, как светится диод. В окончательной версии уведомление будет отправлено на смартфон вместо этого."
После того как мы убедились, что концепция технически осуществима, мы перешли к созданию прототипа устройства.
Команда разработала схему для эффективной передачи данных на сервер клиента, основываясь на технологии NB-IoT. Печатная плата была размещена в верхней части устройства, что обеспечивало режим энергосбережения при работе в мобильной сети. Мы работали над компоновкой устройства и адаптировали электронную часть под размеры устройства. Также была разработана система защиты электроники внутри детектора от возможных повреждений грызунами.
В результате мы создали прототип для тестирования инженерных решений и компонентов и продемонстрировали его клиенту. В версии Прототипа команда использовала современные компоненты, которые близки к тем, что будут использоваться в окончательном устройстве.
MVP LeanKey
В нашем портфолио есть пример внутреннего проекта, который находится на стадии MVP — складской робот LeanKey. LeanKey представляет собой мехатронное устройство в форме мобильной роботизированной платформы. Продукт работает автономно и может быть интегрирован в внешние ИТ-системы.
Версия Прототипа помогла нам протестировать взаимодействие всех узлов и компонентов в условиях, близких к реальным, улучшить дизайн для повышения грузоподъемности (увеличенной до 200 кг) и разработать программное обеспечение, позволяющее роботу принимать независимые решения для перемещения тележки в зависимости от ситуации: когда она готова к перемещению в следующий сектор на производственном этаже, по какой траектории двигаться, как распознавать препятствия и избегать столкновений.
Для MVP мы использовали следующие компоненты:
- Система движения: Стандартные моторные колеса, обеспечивающие стабильное и надежное движение.
- Система датчиков: Lidar для базовой навигации, IMU для определения положения и движения, ультразвуковые датчики для предотвращения столкновений.
- Камера: Цифровая камера для отслеживания маркеров на полу, что помогает навигации по пространству.
MVP LeanKey — это устройство с базовыми, но необходимыми функциями, которое уже может использоваться на складах или в производственных процессах для автоматизации: оно может перемещаться по заданным пользователем точкам на основе данных из построенной карты помещений, определять оптимальный маршрут и корректировать путь в процессе. Поэтому наша команда уже работает над выявлением и формированием рыночного спроса.
Заключение
Разработка аппаратных продуктов обычно связана с несколькими ключевыми версиями продукта, каждая из которых имеет свои цели и требования.
Цель PoC — проверить техническую осуществимость концепции. На этом этапе создается минимально жизнеспособная версия продукта, демонстрирующая основные рабочие принципы. PoC помогает определить, может ли предложенная идея быть реализована на практике, выявляет ключевые технические риски и предоставляет основу для дальнейших улучшений. Компоненты PoC часто просты и могут быть временными или самодельными.
Прототип представляет собой более продвинутую версию продукта, где все ключевые узлы и компоненты тестируются в условиях, близких к реальным. С прототипами отрабатываются конструктивные решения, улучшается дизайн и увеличивается функциональность устройства. Прототип позволяет проводить более детальное тестирование, получать отзывы от фокус-групп и вносить необходимые изменения перед массовым производством. Компоненты прототипа более прочные и точные, чем в PoC, но все еще могут отличаться от окончательной версии продукта.
MVP (минимально жизнеспособный продукт) включает все основные функции и готов к использованию на реальном рынке. На этом этапе продукт уже имеет промышленный дизайн, стабильные и проверенные компоненты и может быть интегрирован в существующие пользовательские системы. MVP позволяет тестировать продукт в реальных условиях, собирать отзывы пользователей, оценивать рыночный спрос и вносить окончательные корректировки перед запуском массового производства.
Каждая версия — PoC, Прототип и MVP — играет свою уникальную роль в процессе разработки аппаратного продукта. Понимание этих различий и правильное применение каждого этапа поможет вам методично подходить к разработке продукта и предсказывать его результаты заранее.
