付曉莉 郭昌鑫 胡盛龍

摘要：為了尋找床式熏蒸產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中的繼承設(shè)計(jì)要素，降低企業(yè)產(chǎn)品的開發(fā)周期和生產(chǎn)成本，提升產(chǎn)品的造型特征。本文基于產(chǎn)品族設(shè)計(jì)DNA相關(guān)理論，提出了床式熏蒸產(chǎn)品造型創(chuàng)新設(shè)計(jì)流程。以XYZ-llC型熏蒸床造型設(shè)計(jì)為例，提取產(chǎn)品隱性基因與顯性因素，構(gòu)建了床式熏蒸床產(chǎn)品族造型設(shè)計(jì)模型，提取通用型DNA和可適應(yīng)型DNA，推演與約束可適應(yīng)型DNA的造型方案，采用模糊綜合評(píng)價(jià)方法，驗(yàn)證了方法的可行性與有效性。

關(guān)鍵詞：產(chǎn)品族設(shè)計(jì)DNA;床式熏蒸產(chǎn)品;造型;創(chuàng)新設(shè)計(jì)

中國分類號(hào)：TB472文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編碼：1672-7053（2020）01-0155-02

1 產(chǎn)品族設(shè)計(jì)DNA理論

產(chǎn)品族設(shè)計(jì)DNA理論在學(xué)術(shù)界與產(chǎn)業(yè)界的研究越來越多，產(chǎn)品設(shè)計(jì)迭代過程中，需要將原有的設(shè)計(jì)元素進(jìn)行整合和再創(chuàng)造，迭代產(chǎn)品需要延續(xù)上一代相同的識(shí)別特征，同時(shí)保持差異性[1]。而生物體的遺傳就是將帶有父代遺傳信息的DNA采用半保留復(fù)制的方式傳給子代，DNA分子為雙螺旋鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，通過解旋酶將初代DNA解開為兩條平行雙鏈，之后進(jìn)行互補(bǔ)、合成產(chǎn)生新的雙螺旋鏈[2]，產(chǎn)品族設(shè)計(jì)DNA理論模仿生物遺傳學(xué)的遺傳進(jìn)化理論。按照遺傳信息DNA遺傳與變異的原則傳給子代，使其更適應(yīng)在變換不定的環(huán)境中生存。產(chǎn)業(yè)界期望品牌產(chǎn)品能夠在市場規(guī)則的淘汰下脫穎而出，且持續(xù)占領(lǐng)市場份額，因此有關(guān)學(xué)者將遺傳學(xué)上的遺傳規(guī)律引入到工業(yè)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)中[3]。

2 基于產(chǎn)品族設(shè)計(jì)DNA的床式熏蒸產(chǎn)品造型創(chuàng)新設(shè)計(jì)流程

設(shè)計(jì)師首先需要對(duì)項(xiàng)目產(chǎn)品進(jìn)行市場調(diào)研，與工程師探討實(shí)際生產(chǎn)過程中可能遇見的問題，弄懂產(chǎn)品結(jié)構(gòu)原理。根據(jù)企業(yè)理念等找出企業(yè)產(chǎn)品的隱性基因，分解需要?jiǎng)?chuàng)新設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，找出可以遺傳保留的造型設(shè)計(jì)，運(yùn)用形狀文法修改需要進(jìn)行造型創(chuàng)新的零部件，得到多種目標(biāo)方案，然后選擇最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行造型細(xì)化，完成效果圖，提交方案。圖1為本文提出的產(chǎn)品造型創(chuàng)新設(shè)計(jì)流程圖。

3 基于產(chǎn)品族設(shè)計(jì)DNA的床式熏蒸產(chǎn)品造型創(chuàng)新設(shè)計(jì)思路

XYZ-llC型熏蒸床是一種由上床體、下床體、把手、床墊、床底、藥物裝置箱、企業(yè)LOGO組成的床式產(chǎn)品，主要用于休閑保健、康復(fù)療養(yǎng)和臨床治療疾病三個(gè)方面?；颊咴卺t(yī)師的指導(dǎo)下平躺在床墊上，藥物裝置箱里面放置配好的中草藥，通過裝置箱下面的沸水熏蒸中藥包產(chǎn)生中藥蒸汽，從床墊上的孔進(jìn)入上床體，使患者進(jìn)行身體康復(fù)療養(yǎng)。其中下床體起支撐作用，使人體更舒適，上床體起封閉作用，使康復(fù)效果更高效，霧化器幫助產(chǎn)生蒸汽讓患者增加舒適體驗(yàn)。

3.1 提取企業(yè)產(chǎn)品隱性基因與構(gòu)建產(chǎn)品族模型

通過醫(yī)院調(diào)查問卷、專家咨詢、企業(yè)實(shí)習(xí)，選取企業(yè)產(chǎn)品線中不同系列的8款具有代表性的產(chǎn)品作為產(chǎn)品族中企業(yè)基因調(diào)查、提取來源，通過20位工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)學(xué)生和企業(yè)研發(fā)人員，進(jìn)行頭腦風(fēng)暴，最終得到代表企業(yè)產(chǎn)品形象品牌訴求的6個(gè)主要意向詞，分別是：高品質(zhì)、前瞻|生、智能化、情感化、穩(wěn)重、可靠。

在迭代新款產(chǎn)品過程中，首先需要將重新設(shè)計(jì)的產(chǎn)品進(jìn)行競品分析，將市面上的所有同款產(chǎn)品找到，企業(yè)一般都擁有競爭對(duì)手的資料，可以對(duì)接企業(yè)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，建立競品分析表，同時(shí)根據(jù)產(chǎn)品族設(shè)計(jì)DNA的原理構(gòu)建工業(yè)設(shè)計(jì)產(chǎn)品族模型，這里把床式熏蒸產(chǎn)品解構(gòu)成部件和零件見圖2，方便設(shè)計(jì)師對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行全方位的把控。圖中所示熏蒸床外型設(shè)計(jì)DNA表示結(jié)構(gòu)是產(chǎn)品部件與零件之間的有向圖，基于有向圖和生物遺傳學(xué)原理分析可得，在保持部分部件一致性的前提下，通過約束的傳遞僅影響所關(guān)聯(lián)的零部件。

3.2 提取可適應(yīng)型DNA和通用型DNA

在進(jìn)行產(chǎn)品造型的創(chuàng)新設(shè)計(jì)之前，設(shè)計(jì)師需要明確產(chǎn)品中哪些部件是采購買的標(biāo)準(zhǔn)部件，大小、尺寸、參數(shù)均不變稱之為通用DNA，風(fēng)格、材質(zhì)不變稱之為通用DNA。哪些部件是需要重新添加或刪減的設(shè)計(jì)元素，形成新的設(shè)計(jì)特征，需要重新創(chuàng)新設(shè)計(jì)的部件，稱之為可適應(yīng)型DNA，包括部件的新造型、部件的開合方式等。由此可得，XYZ-IIC型熏蒸床外形產(chǎn)品族設(shè)計(jì)DNA的隱性基因和顯性基因關(guān)系見圖3。

針對(duì)XYZ-IIC型熏蒸床產(chǎn)品族設(shè)計(jì)DNA模型的分析以及企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)能力和設(shè)計(jì)要求調(diào)整產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)中的造型與色彩。根據(jù)生物遺傳規(guī)律，只需要將可適應(yīng)型DNA進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)。通用型DNA為通用標(biāo)準(zhǔn)件，不需要進(jìn)行設(shè)計(jì)。

3.3 推演與約束可適應(yīng)型DNA

基于前文的分析與約束，使用長方形作為床體初始形狀，利用形狀文法進(jìn)行產(chǎn)品造型的推演迭代，形狀文法包括不同的推演規(guī)則：置換、增減、縮放、復(fù)制、旋轉(zhuǎn)、坐標(biāo)軸微調(diào)l41。由于使用者可以依據(jù)此法得出滿足大量目標(biāo)方案的產(chǎn)品形態(tài)，因此被廣泛應(yīng)用于工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域中。在實(shí)際項(xiàng)目的推演過程中，需要結(jié)合產(chǎn)品實(shí)際尺寸對(duì)熏蒸床進(jìn)行推演尺寸約束，結(jié)合目標(biāo)項(xiàng)目將產(chǎn)品造型放置于二維平面坐標(biāo)系中，設(shè)計(jì)師通過與企業(yè)研發(fā)、結(jié)構(gòu)人員的溝通，根據(jù)項(xiàng)目具體內(nèi)容，建立必要的約束條件。推演過程遵循既定的產(chǎn)品尺寸約束和空間尺寸約束，既要保證床體平衡和對(duì)稱，符合正常的生產(chǎn)使用要求，還要保證零部件可以閉合。依據(jù)生成的設(shè)計(jì)約束規(guī)則，在犀牛、pre05.0等三維軟件中可以生成產(chǎn)品迭代模型，然后進(jìn)行替換、裝配、搭配等，最后得到企業(yè)產(chǎn)品的目標(biāo)方案，實(shí)現(xiàn)在原模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行演變、迭代。

3.4 確定熏蒸床造型設(shè)計(jì)方案

通過上文的形狀文法推理得到四種不同方案，但滿足產(chǎn)品族設(shè)計(jì)DNA約束條件的推演方案見圖5，由于方案數(shù)目眾多且都能滿足大多數(shù)人的審美，在工藝制造上沒有技術(shù)難度，因此對(duì)于四種方案不能明確肯定或否定。且多種因素制約著決策過程，接下來需要進(jìn)行方案篩選。本文選擇模糊綜合評(píng)價(jià)方法對(duì)推理生成的方案進(jìn)行評(píng)價(jià)，由企業(yè)研發(fā)人員對(duì)所有方案進(jìn)行投票，根據(jù)帕累托定律選取5個(gè)方案，依據(jù)床式熏蒸產(chǎn)品設(shè)計(jì)特點(diǎn)，設(shè)定評(píng)價(jià)指標(biāo)為：E={e1，e2，e3，…en），（n=5）（如表1）。根據(jù)5個(gè)偏好程度，評(píng)語集為V=f十分重要，很重要，重要，一般重要，不重要）。使用專家打分法見表2，明確平躺式熏蒸床體設(shè)計(jì)各評(píng)價(jià)指標(biāo)的評(píng)價(jià)權(quán)重，W={0.3，0.3，0.2，0.1，0.1），其中，評(píng)價(jià)指標(biāo)中e4、e5作為基本型需求，因此專家賦予評(píng)價(jià)權(quán)重最低。

采用問卷調(diào)查方法，對(duì)某企業(yè)研發(fā)人員、生產(chǎn)人員、銷售人員為受測者進(jìn)行調(diào)研，其中被調(diào)研者年齡段在20～50歲，受測者對(duì)熏蒸床結(jié)構(gòu)、功能、工藝、市場有一定了解。以方案1為例，得到打分統(tǒng)計(jì)表2所示。

由以上結(jié)果可知，對(duì)方案1的評(píng)價(jià)結(jié)果為：46. 7%的受測者覺得非常好，28.5%的受測者覺得很好，1 6%的受測者覺得一般，6與%的受測者覺得較差，2. 3%的人覺得很差。依次計(jì)算接下來的4個(gè)方案，得出方案4非常好的比重最高，為68.3%，因此，接下來任務(wù)就是細(xì)化方案4，得出最終設(shè)計(jì)方案如圖5所示。

4 結(jié)論

本文通過產(chǎn)品族設(shè)計(jì)DNA理論進(jìn)行企業(yè)產(chǎn)品的隱性基因與顯性基因的產(chǎn)品設(shè)計(jì)部件之間的映射關(guān)系，建立實(shí)際產(chǎn)品尺寸約束推理?xiàng)l件，滿足產(chǎn)品尺寸矯正及后期裝配，梳理出適合企業(yè)研發(fā)設(shè)計(jì)的一種快速設(shè)計(jì)方法，使設(shè)計(jì)師從重復(fù)的設(shè)計(jì)試錯(cuò)中解脫，快速準(zhǔn)確的把握設(shè)計(jì)方向，針對(duì)企業(yè)難以挑選目標(biāo)方案的問題，應(yīng)用模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)推理出的產(chǎn)品方案進(jìn)行驗(yàn)證，快速、科學(xué)幫助企業(yè)篩選出最佳設(shè)計(jì)方案。

參考文獻(xiàn)

[1]耿霞基于用戶認(rèn)知的小家電產(chǎn)品族特征研究[D]南京理工大學(xué)，2017

[2]劉學(xué)廷.三種特殊的DNA分子復(fù)制方式[J]中學(xué)生物教學(xué)，2014 （10）：37-38.

[3]蘇建寧，劉志君，王鵬.基于感性意象的產(chǎn)品族造型設(shè)計(jì)方法研究進(jìn)展[J]，機(jī)械設(shè)計(jì)，2017. 34 （11）：112—116

[4]朱天燕，周海海，唐敦兵等.基于形狀文法和交互式遺傳算法的產(chǎn)品形態(tài)創(chuàng)新設(shè)計(jì)[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工程， 2019，48 （04） .12—17.

[5]姜曉波.工業(yè)設(shè)計(jì)中基于本體的產(chǎn)品族設(shè)計(jì)DNA[J]工業(yè)設(shè)計(jì).2016 （07）：67-69.