产品基因研究综述

第24卷第4期2007年4月

机 械 设 计

JOURNALOFMACHINEDESIGN

Vol.24 No.4Apr. 2007

产品基因研究综述

*

杨金勇,黄克正,尚勇,李长江

(山东大学机械工程学院CAD实验室,山东济南 250061)

摘要:产品基因(ProductGene,PG)是参照生物基因提出的关于机械产品遗传信息的概念,产品基因工程是生物基因工程思想在机械领域的应用。通过对产品基因文献的综合分析,从产品基因的概念、特点及相关操作等多方面,对产品基因理论研究和应用研究进行了分析总结,提出了自己的见解,并对产品基因进一步研究趋势进行了分析。

关键词:产品基因;产品基因工程;机械产品

中图分类号:TH122 文献标识码:A 文章编号:1001-2354(2007)04-0001-04

1 产品基因的产生

现代生物学认为,基因是一个含有特定遗传信息的核苷酸序列,是遗传信息传递和性状分化发育的依据,是生物体的生命蓝本。基因具有重组、突变、转录或对其他基因起调控作用的遗传学功能,是遗传物质的最小功能单位。基因决定、控制着生物整个发育的顺序和过程[1]。基因工程是一种将生物基因通过基因载体运送到另一种生物的活性细胞中,并使之繁殖和行使正常功能,从而创造生物新品种或新物种的遗传技术[2]。

自古以来,人类就试图从自然界存在的相似关系中获取和把握自然现象之间的联系和自然规律,并用于解决生产生活中存在的问题。随着科学技术的不断发展与进步,各类原本相互独立发展的学科也彼此借鉴,互为依托,在更大程度上达到融合,以促进本学科的发展。

基因和基因工程思想也被越来越多的非生物学科所借鉴,如台湾学者朱邦复将基因工程应用在国学中,提出了汉字基因和汉字基因工程[3];Gero等将基因工程应用在遗传算法中,提出了设计基因工程概念。

[4~7]

国内外对于产品基因都有相关的研究,然而,由于研究目的、方法及侧重点的不同,产品基因还未形成统一的概念。如文献[10~14]参照生物基因模式,提出产品信息基因的概念,认为产品信息基因是产品信息中经过某种程度标准化的、具有一定通用性和相似性水平的产品信息。

文献[15]通过对生物基因工程与产品原理方案设计的系统类比,产品基因的概念作为产品原理方案设计中的信息遗传基础而被提出,认为产品基因是关于产品功能及其实现手段的可遗传知识,由作用过程特征和求解特征组成。

文献[16]认为可以通过产品功能表达来定义产品基因,包括一个作用动词和一系列与原理解有关的特征。

文献[17]将产品基因定义为包含已形成产品的所有信息,面向产品需求并能实现实际功能的可遗传性的知识体系,是对现有同类型机械产品共性的总括。

文献[18]认为产品基因是产品信息的集合,是某种特定产品的/配方0或/食谱0,它规定了产品结构的基本特征及其自动生成的机制,在适合的外界环境条件下,自动创成特定产品,并能与特定环境一起完成某些功能。

虽然,产品基因的概念还不能统一,但是通过对上述文献分析,可以发现,产品基因都是以生物基因为参照,以产品信息的管理及设计过程中资源的重用为目的提出的。如文献[15]认为,产品创新设计大多基于对已有原理解及设计知识的重用,本质上与生物遗传的思想和规律有相通之处;文献[14]认为,继承性的概念与可重用性的概念是一致的;文献[18]认为产品基因具有的变异性是实施产品创新的关键等。据此,可以总结出产品基因应具备如下要素:

(1)首先,正如生物基因决定、控制着生物的生长发育顺序和过程一样,产品基因也应该决定产品的生命过程,规定产品的基本功能、结构及其生命周期各阶段的特征;(2)其次,产品基因应是经过实践证实,有遗传价值的产品信息,即对其它产品有继承、借鉴的意义和价值;(3)另外,产品基因应是标准化了的产品信息,以方便产品信息的管理和应用。

因此,可以定义产品基因为:决定产品生命周期的、有遗传价值的标准化信息集合。此处的信息包含了产品生命周期的

;文献[8,9]则分别提出了知识基因的

同样,基因与基因工程思想也被研究者应用到了机械领域,特别是进化设计、智能设计、并行设计、生物型设计及生物型制造系统等技术的发展,以及产品信息标准化及其管理的需求,加速了/产品基因0这一名词的产生,它的出现代表着机械设计与生物研究的融合。

分析相关文献,迄今对于产品基因的研究主要集中在两个方面,一是针对产品基因自身的理论性研究;二是基于产品基因特点对产品基因应用的研究。文中将从这两个方面对关于产品基因的研究现状予以分析。

2 产品基因理论研究

产品基因的理论包括产品基因概念、特点、框架、模型、编码技术、操作技术等,以下将对其进行逐一论述。2.1 产品基因的概念

*收稿日期:2006-10-01;修订日期:2006-12-14

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机 械 设 计第24卷第4期

信息及过程信息和相关资源信息,是产品生命周期信息的有机集成。

2.2 产品基因的特点

由于产品基因是基于生物基因所提出,所以,具有与生物基因相类似的特点。对于产品基因的特点,研究者有以下共识:

(1)遗传性。文献[11,14]又称之为继承性,基因的遗传性是生物得以世代相传的关键所在,产品基因的遗传性是指产品中所凝结的人类科技成果的遗传。遗传性主要表现在产品所含有的信息及其流动,如新产品与老产品具有一定的相似性和或多或少的联系,新产品是对老产品的继承和改进等;

(2)变异性。变异性是生物进化的必要条件和主要途径,产品基因的变异性是指人们对产品基因进行评价后所进行的优化,以获得或适应某些功能需求而引起产品基因的突变,从而创造出具有新功能、新特点的产品;

(3)自适应性和自组织性。生物基因的自适应性和自组织性是指生物体产生有利变异,经过自然选择,通过遗传逐代积累而保留下来。产品基因则通过适应人们对产品不同需求的选择将有利变异基因保留下来。不同于生物变异的有利变异和不利变异之分,由于造成产品基因突变的原因是由人为决定的,产品基因的变异往往是一个优化、向有利方向进化的过程,所以通常能够达到产品创新的目的。

另外,文献[11,14]认为产品基因还具有多样性和相似性,正如生物的多样性使生物群落具有很高的自稳定性和可扩展性,企业产品品种的多样性可以使企业的生存和发展概率增大;相似性则可以视为遗传性的一种表现。文献[11,14,19]同时还提出封装性,这与文献[18]提到的产品基因的独立性是同一个概念,即指不同层次产品基因可以独立存在,它是产品基因进行重组的前提条件;文献[11,14]还提到转换性,和文献[18,19]中提出的开放性类似,是指产品基因在产品生命周期的不同阶段起主导作用的基因之间的交替过程。

产品基因的这些性质,对产品基因的应用起着决定性作用。如产品基因的遗传性是人们基于已有产品进行产品开发的基础,是对现有资源的重复利用;而产品基因的变异性则是产品创新的关键,通过人工干预,使已有产品基因发生有利变异,从而创成新产品。

2.3 产品基因理论框架

对于产品基因理论框架的研究,文献[10~13]作了系统论述,提出包括产品信息基因模型、产品信息基因的编码系统和产品信息的标准化在内产品信息基因理论的框架(文献中称产品基因为产品信息基因,从其文中提到的产品信息基因包括概念基因、结构基因和工艺基因可知,产品信息基因和产品基因是同一概念)。

特别是文献[10],讨论了先进制造系统和技术对产品信息的需求,认为先进制造系统的发展要求机械产品信息模型具有产品信息模块化、继承性、 …… 此处隐藏：10577字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……