基于生物遺傳學理念的產品設計DNA本體研究

張家祺，周坤，文豪

（河北工業大學 建筑與藝術設計學院，天津 300401）

一、引言

隨著科學技術日新月異的進步與發展，各學科知識之間逐漸彼此交叉、融會貫通，許多跨學科的全新理論體系出現了，產品設計DNA就是在這樣的背景下產生的。把生物遺傳學中基因工程的知識應用到工業設計領域就產生了產品設計DNA這一新的概念，這一新概念的產生對于工業設計研究具有重要的意義。

生命個體的DNA決定著該個體一切外在和內在的性狀表現，它在物種的遺傳繁衍和進化變異過程中扮演著重要的角色，DNA具有復雜性、多樣性、獨特性的特點，所以世界上沒有兩片完全相同的葉子。產品設計DNA決定著產品的所有顯性特征（材質、形狀、色彩等可感觀的特征）和隱性特征（產品傳遞的價值觀念、文化特征、情感體驗、品牌內涵等情感信息），在產品更新換代、產品創新等方面具有重要的意義。國外許多著名的企業，在經歷了上百年的發展歷程以后，仍然經久不衰，能夠俘獲許多消費者并在眾多品牌中被消費者一眼識別出來，是因為其產品風格總保持一定的繼承性，并在此基礎上不斷進行創新，像蘋果、IBM、寶馬、奔馳、西門子、索尼等，都有自己明顯的產品特色。在當前各廠商技術水平日趨相同的情況下，如何打破產品同質化的瓶頸，使自己企業的產品具有獨特的形態和風格意向，并以此打造自己的品牌形象，在激烈的競爭中脫穎而出，這就需要企業對自身的產品設計DNA進行研究。

目前國內對于產品設計DNA的研究還沒有形成完整、統一的理論體系，大部分學者只是從某一單一方面進行了研究。現有研究提出的有關于產品設計DNA表達結構的形式主要有三種，羅仕鑒、樂萬德等人提出的基于產品族的層次結構，德國慕尼黑工業大學Fritz Frenkler教授提出的基于符號學的遞進結構和盧兆麟等提出的基于風格特征的映射結構。還有些學者專注于研究產品外形DNA的提取、利用，產品隱性特征的提取，產品設計DNA隱性和顯性特征的映射關系，產品設計DNA本體結構模型、遺傳與變異模型的構建等。

二、產品設計DNA與生物遺傳學

（一）產品設計DNA概念

學術界關于產品設計DNA的概念模糊不清，有多種表達方式，目前主要的相關概念有產品設計DNA、產品DNA、產品基因等。以上概念從字面上意思不盡相同，但是其實質上指的都是同一個概念，從學術嚴謹性和內容概括性來說，產品設計DNA是比較合適的概念名稱。產品設計DNA是決定該產品系列傳承（遺傳）和創新（變異）的所有特征，包括決定產品外觀性狀的顯性特征和決定產品感性內涵的隱性特征。

（二）產品設計DNA表示結構

生物遺傳學中的DNA表示結構為雙螺旋結構，攜帶生物體遺傳信息的DNA指導生物體內游離的氨基酸按照既定的規則合成相應的蛋白質，不同的蛋白質遵循既定的遺傳信息合成相應的組織和器官，不同組織和器官最后共同構成完整的生命體。和生物遺傳學中不同的DNA控制不同性狀一樣，產品設計DNA顯性性狀數據庫和隱性性狀數據庫之間也存在著一對多，一對一等多種映射關系，產品設計DNA的表示結構如圖1所示。

圖1 產品設計DNA表示結構

由圖中可以看到產品設計DNA的顯性特征和隱性特征是構成其結構體系的基本單元，只有把產品設計DNA的兩個基本數據庫構建完全，并將二者映射關系分析清楚，才能繼續研究產品的遺傳和變異。目前國內對于產品設計DNA顯性特征的研究主要集中在產品外觀的特征提取上，在提取產品設計DNA時由于個體之間存在差異性，如經驗、觀察力、價值觀、文化背景等，增加了人在產品認知過程中的復雜性和不確定性，故應該采用一些定量定性分析的方法，如數學推理、人工智能、知識庫、感性工學等技術和手段。形狀文法（SG)和設計形態分析法（DFA）是目前構建顯性數據庫的常用方法，語義差異法（SGOOD)、Likert心理量表法、聯合分析法（CA）等是構建隱性特征數據庫以及分析二者映射關系常用的方法。在運用以上分析方法前，應先進行調研，采用調查問卷法，SPSS軟件等對調查結果進行分析以作為產品設計DNA 元素的獲取來源。楊梅等人以動車組列車車頭造型為研究樣本，采用以上提到的研究方法對其外形基因進行了提取與研究，從整體和局部兩方面分析了動車組列車造型進化發展過程中發生的基因的遺傳與變異。傅業燾等人分別以電話機產品和偏好驅動的SUV 外形為研究對象，計算了外形顯性特征在隱性特征中的貢獻率，構建了面向風格意象的產品族外形基因建模與設計系統，進行了SUV外形基因在產品族設計中的應用。文獻［4］提出了一種基于模糊集的產品設計 DNA 提取方法，并且以摩托羅拉手機為樣本，驗證了該方法的有效性。

我們不僅可以正向利用產品設計DNA表示結構的數據庫，根據產品設計DNA的顯性特征得知其對應隱性特征，還可以反向應用該數據庫，在目標隱性特征已知的情況下，根據數據庫映射關系，找到相應顯性特征，確定產品的外觀。目前對于產品設計DNA數據庫的正向研究比較多，而對其反向研究則比較少。

DNA表示結構數據庫可以分為個性產品設計DNA數據庫和通用產品設計DNA數據庫，個性產品設計DNA數據庫指的是某些產品的特性數據庫，通用產品設計DNA數據庫指的是所有產品可以通用的數據庫，例如顯性特征中橡膠材質對應隱性特征中的親切感，這就屬于通用產品設計DNA數據庫的內容，顯性特征中（手機）屏幕的大小對應隱形特征中的科技感，就屬于個性產品設計DNA數據庫，因為這一項映射關系在機床的設計中并不適用。

（三）產品設計DNA的遺傳與變異

產品設計DNA遺傳與變異是在基于產品設計DNA數據庫建立的情況下進行的。企業的產品在不斷的更新迭代、不斷的創新，這也就對應著產品設計DNA的遺傳與變異。

1.產品設計DNA的遺傳

生物體的遺傳是將帶有父代遺傳信息的DNA采用半保留復制的方式傳給子代，子代在保留父代遺傳信息的基礎上能夠擁有新的遺傳信息，使其更適于在變換不定的環境中生存。半保留復制原理在產品設計DNA的遺傳中也同樣適用，如圖2所示，產品在保留原有優勢DNA的基礎上，加強了那些未滿足用戶的隱性特性部分對應的顯性特征，丟棄了那些降低或者不影響用戶滿意度的隱性特征對應的顯性特征，進行多個以上這樣的循環過程。產品設計DNA的遺傳可以保證企業在產品更新迭代過程中逐漸形成自己獨特的品牌風格，建立起自己的品牌形象。朱上上等把產品族設計DNA分為通用型DNA（CDNA），可適應型DNA（ADNA)，個性化DNA(IDNA)三種類型。這種分類方式在某種程度上印證了以上產品設計DNA的遺傳模型。

2.產品設計DNA的變異

圖2 產品設計DNA遺傳模型

生物體的變異是不可控的，往往是生存環境條件發生了變化，促使生物基因發生變異，產生新的特征來適應新的環境。

產品設計DNA的變異是可控的，變異的驅動力主要來自于設計師的設計、技術的突破進展、用戶的喜好需求等方面，產品設計DNA變異模型如圖3所示。生物學家達爾文提出的物競天擇理論同樣適用于產品設計，在市場需求、用戶需求、生產條件、工藝技術等外界條件發生變化的情況下，如果企業還是按部就班的秉持著原有產品設計DNA不改變，那么就會被市場所淘汰，而那些懂得及時變異的企業才是最后的贏家。產品設計DNA的變異意味著產品的突破創新，蘋果公司在產品創新方面就是一個很成功的例子，將手機從按鍵式直接飛越到了觸屏式，奠定了它今天穩固的市場地位。

圖3 產品設計DNA變異模型

（四）產品設計DNA的應用

對產品設計DNA的研究終究是要將它應用于企業產品的優化、品牌形象的建立和維護以及產品的創新上。以企業A為例，其首先要做的是提取其要研究的產品的顯性特征和隱性特征，對其進行定性定量分析，建立起兩者的映射關系，構成已有產品的產品設計DNA數據庫。基于已構建的產品設計DNA數據庫保證產品設計DNA的遺傳以逐漸形成自己的企業品牌形象，同時要及時結合變化的設計環境進行產品設計DNA的變異，設計出一些突破性的創新產品來占據市場。而對于要開創一個新的子產品系列的情況（例如做汽車的公司要生產手表），沒有先前的產品可以用來當做參考資料的情況下，可以反向利用數據庫，根據新產品的要求選擇數據庫中根據已有產品得到的隱形特征，依據對應關系找到其顯性特征，進行子產品的創新設計。

三、結語

將生物遺傳信息借鑒到工業設計領域產生了產品設計DNA的概念，文中較為系統的對產品設計DNA知識體系進行了介紹，明確了其應用流程和方法，對于后來研究與應用產品設計DNA做了良好的鋪墊。產品設計DNA數據庫的建立、遺傳和變異為企業實現產品創新、品牌確立提供了一種可行路徑。中國是全球的制造基地，但是“中國制造”不應該意味著“特色缺乏”“山寨橫起”，我國的制造業應該從在“中國制造”走向“中國創造”，這其中除了技術長處以外，快速應對外界市場變化、產品品牌的塑造是眾多企業的當務之急。