专利名称：：基于产品族dna构造的新产品生成方法
技术领域：
：本发明涉及产品设计领域，尤其涉及一种基于产品族DNA构造的新产品设计生成方法。技术背景产品族是一组共享共同特征、部件和零件的相关产品，能够满足一系列市场环境的需求。产品族是设计师在进行产品设计时，为同一企业生产的不同产品赋予相似甚至相同的造型特征，使之在产品外观上具有共有的"家族化"的识别因素，使不同的产品之间产生统一与协调的效果。DNA学名"脱氧核糖核酸"，是染色体的主要化学成分，也是组成基因的材料。生物体亲子之间的遗传信息，都贮存在DNA分子中，保证了同种生物世代之间在性状上的稳定性和变异性。在产品族设计中，每代产品的开发设计也是一个反复继承和变异创新的过程，所有新产品与以前的产品既具有一定的联系，但又不完全一样。对于典型产品，其所属部件或零件具有稳定的结构，如果将某些零件特性进行复制、转移、删除等操作，必有功能或结构上的改变(变异)，其综合性能得到优化(进化)或者报废(淘汰)。产品族设计DNA的研究方法，就是将DNA相似性和继承性的概念引入到产品内在的遗传和变异特质中，研究产品族DNA的规律和变化特征，辅助企业进行产品研发。产品族设计本身也要体现产品的视觉识别性。正确的研发策略就是让其产品与其它公司产品截然不同，找出那份独特的DNA。这是别人难以学习和模仿的，也是世界上著名公司的竞争重要秘诀之一。从工业设计来讲，产品族设计有以下两种研究手段(1)从产品族设计案例中分析、提取其内在的共有的特征，找出产品族遗传和变异的一般规律；(2)从技术生成的角度出发，通过设计、推理等手段生成具有某些共同特征的设计方案，保持产品族设计的遗传性和变异性。本发明专利解决的是第二种方法，通过产品族DNA构造生成新的产品族，保持产品族设计的相似性和变异性。
发明内容本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种面向产品族DNA构造的新产品生成方法。包括如下步骤1)定义产品族户FtiV个产品，用一个W维向量表示其中i^的每个产品有"个共同的活动DNA，f=(W，if,-..,if)，hl,2，…,iV，f表示产品族尸F中第/个产品，f中的分量W表示产品f的第个共同的活动DNA，_/=1,2,.",";2)定义DNA在受到外界因素干扰时的变化程度为DNA稳定值，记为《9,k;3)定义产品族PF的产品^的DNA稳定值向量《2，..《)，/=l,2,...，iV，其中《的分量《表示产品S第y个共同的活动DNA的稳定值，j、l,2,…,"；4)定义外界情境基因为^，对于产品族/^,外界情境基因向量表示为其中分量A,hl，2，…，m，是一个w维向量，表示与产品族/^相关的第/个外界情境基因对PF各个DNA的影响，a=o),^v",or，A的分量W，j、l,2，…,w，表示第/个外界情境基因对第y个DNA的影响强度；5)产品族/W中的产品在进化过程中受到外界情境基因的影响，PF中的DNA发生变化，产生遗传和变异现象，由i^中的产品P,生成新的产品A^，新产品iVP的DNA表示为iV尸(M^，M52,…，,，，其中，,=产^。，"2,...，，乂=1M=0，产品《的DNA造型保持不变，0，产品f的DNA造型将被修改，生成新产品iVP的DNA;46)重复步骤5)，生成iV个新产品，形成新的产品族WPF。本发明是通过产品族本身的DNA构造，外界情境基因对产品族DNA进行干涉，研究产品族的生成设计。它将产品族分成7V个产品，每个产品有"个共同的活动DNA;定义了产品族各产品的DNA稳定值和稳定值向量，外界情境基因和外界情境基因向量；在产品族的进化过程中，受到外界情景基因的作用，产品族自身的DNA的稳定性发生变化，表现出遗传和变异特性，产品族进化生成7V个新产品，形成新的产品族。本发明有效地实现了基于产品族DNA构造的新产品方案设计的生成，解决了产品族相似性设计的快速生成问题，提高了产品设计的效率。图1是初始的眼镜设计，图2本发明方法生成的眼镜设计；图中镜片1、镜框2、镜架3。具体实施方式实施例以眼镜产品族设计为例，基于产品族DNA构造的新产品生成方法包括如下1)定义一个眼镜产品族PF，产品造型设计如图l所示，户i^W个产品，用一个A^隹向量表示PF《尸2,…,&)，其中PF的每个产品有w个共同的活动DNA，《=(C2,'",if)，/=l,!2,'",iV，《表示产品族W中第/个产品，《中的分量i^表示产品《的第个共同的活动DNA，y'=l,2,…，"，DNA保证了产品族在性状上的稳定性和变异性，在产品的遗传进化过程中起着重要作用；本实施例中将眼镜产品族尸F的DNA分成镜片、镜框和镜架三大部分，如图l所示；2)DNA稳定值反映了产品族内在的稳定特性不同的产品族，其DNA的稳定强度是不一样的，稳定性强的DNA保持了产品族性状的一致性，表现为遗传特性；稳定性不强的DNA保持了产品族性状的变异性，在产品设计中表现为突破性创新，定义DNA在受到外界因素干扰时的变化程度为DNA稳定值，记为5，■9e，产品在受到外界因素作用后，有两种结果遗传或变异，变异反映了DNA稳定性弱，遗传反映了DNA稳定性强，"的取值定义为》"0,稳定性强=<[1，稳定性弱3)产品的稳定值向量由该产品DNA对应的稳定值组成，定义眼镜产品族i^的产品f的DNA稳定值向量《=(9)，《2，…，《)，hl,2,…，iV，其中《的分量《表示产品《.第j'个共同的活动DNA的稳定值，/=1,2,.，w;4)外界情境基因为用户需求、市场需求、价格、成本、制造工艺与社会环境等因素，与眼镜产品族尸F相关，定义外界情境基因为^，对于眼镜产品族尸F，其外界情境基因向量可以表示为—(M2d)，其中分量A，hl,2,…，m，是一个"维向量，表示与产品族i^相关的第/个外界情境基因对i^各个DNA的影响，A=(...,Or，P,的分量W，7=1,2,…,"，表示第冲外界情境基因对第y个DNA的影响强度，伊可以通过主成分分析的方法得到，方法中分量^取值为0或1，O表示外界情景因素对产品造型不产生影响，l表示由于外界情景因素的影响产品造型需要改变；(a)将眼镜产品族/lF及其所有产品表示为步骤l)中定义的形式；(b)定义若眼镜产品族PF产品《的DNA为遗传性，则该DNA的稳定性为0，DNA对应部分产品造型保持不变，若产品S的DNA为变异性，则该DNA的稳定性为l，改变DNA对应部分产品造型的设计；(c)根据步骤3)确定产品族户F各产品的DNA稳定值向量，对于产品P,的DNA稳定值向量<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>对于图l所示的产品尸，其DNA稳定值向量为(0，0,1)，其中第一个分量表示镜架，第二个分量表示镜片，第三个分量表示镜脚；(d)根据步骤4)确定产品族i^各产品的外界情境基因向量，对于眼镜产品族尸,，假设有5个产品，则P/朔价格因子向量可取为(0，0，1，1，0);5)户F中的DNA发生变化，产生遗传和变异现象，由i^中的产品《，如图l所示，生成新的产品7V户，如图2所示，f的DNA在外界情景因子及自身稳定性的作用下进行进化，外界情景基因及稳定因子以线性方式作用于产品DNA，新产品iV户的DNA表示为<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>其中，<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>(a)如果IVNO，产品S的DNA造型保持不变；(b)如果M^0，产品《的DNA造型将被修改，生成新产品iV尸的DNA;6)重复步骤5)，生成iV个新产品，形成新的产品族A^F。权利要求1.一种基于产品族DNA构造的新产品生成方法，其特征在于包括如下步骤1)定义产品族PF有N个产品，用一个N维向量表示PF＝(P1，P2，…，PN)，其中PF的每个产品有n个共同的活动DNA，<mathsid="math0001"num="0001"><math><![CDATA[<mrow><msub><mi>P</mi><mi>i</mi></msub><mo>=</mo><mrow><mo>(</mo><msubsup><mi>P</mi><mi>i</mi><mn>1</mn></msubsup><mo>,</mo><msubsup><mi>P</mi><mi>i</mi><mn>2</mn></msubsup><mo>,</mo><mo>.</mo><mo>.</mo><mo>.</mo><mo>,</mo><msubsup><mi>P</mi><mi>i</mi><mi>n</mi></msubsup><mo>)</mo></mrow><mo>,</mo><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1,2</mn><mo>,</mo><mo>.</mo><mo>.</mo><mo>.</mo><mo>,</mo><mi>N</mi><mo>,</mo></mrow>]]></math></maths>Pi表示产品族PF中第i个产品，Pi中的分量Pij表示产品Pi的第j个共同的活动DNA，j＝1，2，…，n；2)定义DNA在受到外界因素干扰时的变化程度为DNA稳定值，记为id="icf0002"file="A2008101200810002C2.tif"wi="5"he="4"top="91"left="181"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="yes"/>3)定义产品族PF的产品Pi的DNA稳定值向量其中θi的分量id="icf0005"file="A2008101200810002C5.tif"wi="5"he="5"top="124"left="48"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="yes"/>表示产品Pi第j个共同的活动DNA的稳定值，j＝1，2，…，n；4)定义外界情境基因为id="icf0006"file="A2008101200810002C6.tif"wi="4"he="3"top="136"left="81"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="yes"/>对于产品族PF，外界情境基因向量表示为其中分量id="icf0008"file="A2008101200810002C8.tif"wi="5"he="3"top="153"left="39"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="yes"/>i＝1，2，…，m，是一个n维向量，表示与产品族PF相关的第i个外界情境基因对PF各个DNA的影响，id="icf0010"file="A2008101200810002C10.tif"wi="3"he="3"top="178"left="19"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="yes"/>的分量id="icf0011"file="A2008101200810002C11.tif"wi="6"he="4"top="176"left="39"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="yes"/>j＝1，2，…，n，表示第i个外界情境基因对第j个DNA的影响强度；5)产品族PF中的产品在进化过程中受到外界情境基因的影响，PF中的DNA发生变化，产生遗传和变异现象，由PF中的产品Pi生成新的产品NP，新产品NP的DNA表示为NP＝(NP1，NP2，…，NPn)，其中，<mathsid="math0002"num="0002"><math><![CDATA[<mrow><msup><mi>NP</mi><mi>k</mi></msup><mo>=</mo><mfencedopen='{'close=''><mtable><mtr><mtd><msubsup><mi>P</mi><mi>i</mi><mi>k</mi></msubsup><mo>,</mo><mi>M</mi><mo>=</mo><mn>0</mn></mtd></mtr><mtr><mtd><mi>other</mi><mo>,</mo><mi>M</mi><mo>≠</mo><mn>0</mn></mtd></mtr></mtable><mrow><mi>k</mi><mo>=</mo><mn>1,2</mn><mo>,</mo><mo>.</mo><mo>.</mo><mo>.</mo><mo>,</mo><mi>n</mi><mo>,</mo></mrow></mfenced></mrow>]]></math></maths>M＝0，产品Pi的DNA造型保持不变，M≠0，产品Pi的DNA造型将被修改，生成新产品NP的DNA；6)重复步骤5)，生成N个新产品，形成新的产品族NPF。全文摘要本发明公开了一种基于产品族DNA构造的新产品生成方法。它将产品族分成N个产品，每个产品有n个共同的活动DNA；定义了产品族各产品的DNA稳定值和稳定值向量，外界情境基因和外界情境基因向量；在产品族的进化过程中，受到外界情境基因的作用，产品族自身的DNA的稳定性发生变化，表现出遗传和变异特性，产品族进化生成N个新产品，形成新的产品族。本发明有效地实现了基于产品族DNA构造的新产品方案设计的生成，解决了产品族相似性设计的快速生成问题，提高了产品设计的效率。文档编号G06F17/50GK101329745SQ20081012008公开日2008年12月24日申请日期2008年7月18日优先权日2008年7月18日发明者卜满钊,应放天,张劲松,颖杨,罗仕鉴,陈根才,晴高申请人:浙江大学