基于產品族設計DNA的床式熏蒸產品造型創(chuàng)新設計研究

付曉莉 郭昌鑫 胡盛龍

摘要：為了尋找床式熏蒸產品設計過程中的繼承設計要素，降低企業(yè)產品的開發(fā)周期和生產成本，提升產品的造型特征。本文基于產品族設計DNA相關理論，提出了床式熏蒸產品造型創(chuàng)新設計流程。以XYZ-llC型熏蒸床造型設計為例，提取產品隱性基因與顯性因素，構建了床式熏蒸床產品族造型設計模型，提取通用型DNA和可適應型DNA，推演與約束可適應型DNA的造型方案，采用模糊綜合評價方法，驗證了方法的可行性與有效性。

關鍵詞：產品族設計DNA;床式熏蒸產品;造型;創(chuàng)新設計

中國分類號：TB472文獻標識碼：A

文章編碼：1672-7053（2020）01-0155-02

1 產品族設計DNA理論

產品族設計DNA理論在學術界與產業(yè)界的研究越來越多，產品設計迭代過程中，需要將原有的設計元素進行整合和再創(chuàng)造，迭代產品需要延續(xù)上一代相同的識別特征，同時保持差異性[1]。而生物體的遺傳就是將帶有父代遺傳信息的DNA采用半保留復制的方式傳給子代，DNA分子為雙螺旋鏈式結構，通過解旋酶將初代DNA解開為兩條平行雙鏈，之后進行互補、合成產生新的雙螺旋鏈[2]，產品族設計DNA理論模仿生物遺傳學的遺傳進化理論。按照遺傳信息DNA遺傳與變異的原則傳給子代，使其更適應在變換不定的環(huán)境中生存。產業(yè)界期望品牌產品能夠在市場規(guī)則的淘汰下脫穎而出，且持續(xù)占領市場份額，因此有關學者將遺傳學上的遺傳規(guī)律引入到工業(yè)設計的創(chuàng)新設計中[3]。

2 基于產品族設計DNA的床式熏蒸產品造型創(chuàng)新設計流程

設計師首先需要對項目產品進行市場調研，與工程師探討實際生產過程中可能遇見的問題，弄懂產品結構原理。根據企業(yè)理念等找出企業(yè)產品的隱性基因，分解需要創(chuàng)新設計的產品，找出可以遺傳保留的造型設計，運用形狀文法修改需要進行造型創(chuàng)新的零部件，得到多種目標方案，然后選擇最優(yōu)的設計方案進行造型細化，完成效果圖，提交方案。圖1為本文提出的產品造型創(chuàng)新設計流程圖。

3 基于產品族設計DNA的床式熏蒸產品造型創(chuàng)新設計思路

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組成的床式產品，主要用于休閑保健、康復療養(yǎng)和臨床治療疾病三個方面。患者在醫(yī)師的指導下平躺在床墊上，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生中藥蒸汽，從床墊上的孔進入上床體，使患者進行身體康復療養(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，使康復效果更高效，霧化器幫助產生蒸汽讓患者增加舒適體驗。

3.1 提取企業(yè)產品隱性基因與構建產品族模型

通過醫(yī)院調查問卷、專家咨詢、企業(yè)實習，選取企業(yè)產品線中不同系列的8款具有代表性的產品作為產品族中企業(yè)基因調查、提取來源，通過20位工業(yè)設計專業(yè)學生和企業(yè)研發(fā)人員，進行頭腦風暴，最終得到代表企業(yè)產品形象品牌訴求的6個主要意向詞，分別是：高品質、前瞻|生、智能化、情感化、穩(wěn)重、可靠。

在迭代新款產品過程中，首先需要將重新設計的產品進行競品分析，將市面上的所有同款產品找到，企業(yè)一般都擁有競爭對手的資料，可以對接企業(yè)項目負責人，建立競品分析表，同時根據產品族設計DNA的原理構建工業(yè)設計產品族模型，這里把床式熏蒸產品解構成部件和零件見圖2，方便設計師對產品進行全方位的把控。圖中所示熏蒸床外型設計DNA表示結構是產品部件與零件之間的有向圖，基于有向圖和生物遺傳學原理分析可得，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聯(lián)的零部件。

3.2 提取可適應型DNA和通用型DNA

在進行產品造型的創(chuàng)新設計之前，設計師需要明確產品中哪些部件是采購買的標準部件，大小、尺寸、參數均不變稱之為通用DNA，風格、材質不變稱之為通用DNA。哪些部件是需要重新添加或刪減的設計元素，形成新的設計特征，需要重新創(chuàng)新設計的部件，稱之為可適應型DNA，包括部件的新造型、部件的開合方式等。由此可得，XYZ-IIC型熏蒸床外形產品族設計DNA的隱性基因和顯性基因關系見圖3。

針對XYZ-IIC型熏蒸床產品族設計DNA模型的分析以及企業(yè)實際生產能力和設計要求調整產品方案設計中的造型與色彩。根據生物遺傳規(guī)律，只需要將可適應型DNA進行創(chuàng)新設計。通用型DNA為通用標準件，不需要進行設計。

3.3 推演與約束可適應型DNA

基于前文的分析與約束，使用長方形作為床體初始形狀，利用形狀文法進行產品造型的推演迭代，形狀文法包括不同的推演規(guī)則：置換、增減、縮放、復制、旋轉、坐標軸微調l41。由于使用者可以依據此法得出滿足大量目標方案的產品形態(tài)，因此被廣泛應用于工業(yè)設計領域中。在實際項目的推演過程中，需要結合產品實際尺寸對熏蒸床進行推演尺寸約束，結合目標項目將產品造型放置于二維平面坐標系中，設計師通過與企業(yè)研發(fā)、結構人員的溝通，根據項目具體內容，建立必要的約束條件。推演過程遵循既定的產品尺寸約束和空間尺寸約束，既要保證床體平衡和對稱，符合正常的生產使用要求，還要保證零部件可以閉合。依據生成的設計約束規(guī)則，在犀牛、pre05.0等三維軟件中可以生成產品迭代模型，然后進行替換、裝配、搭配等，最后得到企業(yè)產品的目標方案，實現(xiàn)在原模型的基礎上進行演變、迭代。

3.4 確定熏蒸床造型設計方案

通過上文的形狀文法推理得到四種不同方案，但滿足產品族設計DNA約束條件的推演方案見圖5，由于方案數目眾多且都能滿足大多數人的審美，在工藝制造上沒有技術難度，因此對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，接下來需要進行方案篩選。本文選擇模糊綜合評價方法對推理生成的方案進行評價，由企業(yè)研發(fā)人員對所有方案進行投票，根據帕累托定律選取5個方案，依據床式熏蒸產品設計特點，設定評價指標為：E={e1，e2，e3，…en），（n=5）（如表1）。根據5個偏好程度，評語集為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計各評價指標的評價權重，W={0.3，0.3，0.2，0.1，0.1），其中，評價指標中e4、e5作為基本型需求，因此專家賦予評價權重最低。

采用問卷調查方法，對某企業(yè)研發(fā)人員、生產人員、銷售人員為受測者進行調研，其中被調研者年齡段在20～50歲，受測者對熏蒸床結構、功能、工藝、市場有一定了解。以方案1為例，得到打分統(tǒng)計表2所示。

由以上結果可知，對方案1的評價結果為：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。依次計算接下來的4個方案，得出方案4非常好的比重最高，為68.3%，因此，接下來任務就是細化方案4，得出最終設計方案如圖5所示。

4 結論

本文通過產品族設計DNA理論進行企業(yè)產品的隱性基因與顯性基因的產品設計部件之間的映射關系，建立實際產品尺寸約束推理條件，滿足產品尺寸矯正及后期裝配，梳理出適合企業(yè)研發(fā)設計的一種快速設計方法，使設計師從重復的設計試錯中解脫，快速準確的把握設計方向，針對企業(yè)難以挑選目標方案的問題，應用模糊綜合評價法對推理出的產品方案進行驗證，快速、科學幫助企業(yè)篩選出最佳設計方案。

參考文獻

[1]耿霞基于用戶認知的小家電產品族特征研究[D]南京理工大學，2017

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

[3]蘇建寧，劉志君，王鵬.基于感性意象的產品族造型設計方法研究進展[J]，機械設計，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品形態(tài)創(chuàng)新設計[J].機械設計與制造工程， 2019，48 （04） .12—17.

[5]姜曉波.工業(yè)設計中基于本體的產品族設計DNA[J]工業(yè)設計.2016 （07）：67-69.