0 引言

基因的遺傳和變異使生物的子代具有與親代相似但不完全相同的遺傳特征。通過基因工程的研究，人類可按照自己的意愿把不同生物的基因重新加工組合，定向改變生物遺傳特性，創造出新的生物類型。產品開發過程中對于原有產品開發信息的繼承和重組很重要，具有類似生物基因遺傳和變異的特性。從產品開發過程中提取產品開發基因，利用基因工程方法修改和重組產品開發基因，形成新的產品開發過程，既繼承了原過程的特性，又根據新的產品開發要求和約束條件進行改善，可以實現產品開發過程的優化和重用。

為了更有效地解決產品族設計的繼承與創新問題，近年來已有一些學者研究將基因工程的相關原理應用于工程設計中。香港大學的陳克彰[1,2]教授等認為產品擁有遺傳信息，提出了制造產品虛擬基因的概念、特征和組成結構。喬治.梅森大學Krasnow研究院的Jone . S.Gero[3~5]教授及其團隊將生物遺傳原理引入工程設計領域，提出了設計基因的概念及其在產品設計中的作用和意義。德國馬德格堡大學的Vajna[6,7]提出了自生設計理論（Autogenetic Design Theory），將產品在設計過程中的產生類比于有機體的進化過程，研究了自生設計理論的特點。這些研究的共同點是通過對產品基因特征與類型的研究，提取出同類產品的遺傳基因，通過對產品基因的繼承和重構，設計出高質量的產品。

本文將產品開發過程本身看作一種特殊的產品，將指導產品開發過程進行的信息作為產品開發基因，借鑒生物基因遺傳變異的特性，研究產品開發基因的模型和表示，為實現產品開發過程的優化和重用提供支持。

1 產品開發基因的概念

生物基因是DNA分子上具有遺傳效應的一段核苷酸序列，基因含有特定的遺傳信息，是遺傳物質的最小功能單位[8].類比生物基因，并結合產品開發過程的特性，提出產品開發基因的定義。產品開發基因（ProductDevelopment Gene,PDG）是指導產品開發過程進行的有遺傳價值信息的集合。產品開發基因可以看作某類產品開發過程的"藍圖"或"食譜",規定了產品開發過程的基本特征及自動生成機制，在新產品開發的外界約束條件下，自動生成新的產品開發過程。其具有以下幾個方面的特性：

1）產品開發基因是控制產品開發活動性狀的基本功能單位，其功能是通過指導產品開發活動的進行實現產品開發基因的表達，從而控制產品開發活動性狀和功能。

2）產品開發基因本質上是一種與產品開發過程有關的特殊指令，是一種信息。產品開發過程的進行需要產品開發目標、設計策略、人員組織方式和資源調配模式等與產品開發過程相關的信息來指導。

3）產品開發基因具有遺傳和變異的特性，新產品開發經常重用已有相似產品的開發過程，即原有的產品開發過程信息傳遞給新的產品開發過程，類似于生物基因的遺傳特性，同時新產品開發又要按照新的要求對產品開發過程進行修改和創新，類似于生物基因的變異特性。

4）類似于生物基因以A, T, C, G四個堿基符號來表示一樣，產品開發基因也可以通過一定形式或符號來表示。通過形式化表示，為產品開發基因的存儲、檢索和重用創造條件。

2 產品開發基因的獲取

生物學的發展，經歷了從生物體、器官、細胞、蛋白質、DNA,最后獲得基因，這樣一個從宏觀到微觀，不斷分解、深入細化的過程。類似地，產品開發基因的獲取，可以通過對已有產品開發過程進行分析，將產品開發過程逐步分解為產品開發活動單元（類似于生物細胞），提取驅動產品開發活動單元進行的遺傳信息，集合成產品開發基因。如圖1所示，首先將產品開發過程分解為產品規劃、概念設計、結構設計、詳細設計、工藝設計、試制、測試和改進以及產品推出等階段；其次以概念設計為例，將其分解為營銷部門、設計部門、制造部門和法律部門等各部門的任務；接著以營銷部門收集客戶需求的任務為例，將其分解為收集原始數據、恰當表述需求、組織需求等級和建立需求重要度等活動單元；最后以收集顧客原始數據這一活動單元為例，提取出驅動其進行的約束條件、施行對象、受動對象、動作和結果等遺傳信息，這些信息集合在一起組成指導收集顧客原始數據這一活動單元進行的產品開發基因。

3 產品開發基因的模型

產品開發活動單元可以描述為"在一定的約束條件下，施動對象對受動對象實施一系列的動作，獲得一定的結果。"對應地，其中包含的遺傳信息有：約束條件信息、施動對象信息、動作信息、受動對象信息、結果信息，這些信息構成產品開發基因。本文以動作信息為核心，構建產品開發基因模型，如圖2所示。產品開發基因可以用一個六元組來概括：PDG={C,A,M,R,S}.

其中，約束條件信息C（Constraint）描述動作發生的條件；施動對象信息A（Actor）描述動作的發出者；動作信息M（Motion）描述產品開發活動單元進行的方式；受動對象信息R（Recipient）描述動作的承受者；結果信息S（Solution）描述動作發生的結果。