0引言

隨著計算機技術的快速發展，產品設計的效率得到很大程度的提高，但仍無法實現市場個性化需求的快速響應。面對這種設計創新和效率上的瓶頸，開發出一款具有效率高、質量優、成本投入少等特點的新興模式的設計平臺將是制造業亟待解決的問題[1].本文以小批量生產的分液罐產品為對象，將基因工程應用于分液罐的快速設計過程中，實現分液罐的快速化設計。

1快速設計

快速設計（Rapid Design,RD），也稱為敏捷設計（Agile Design,AD），是指建立在互聯網和計算機技術上，以產品的通用化、標準化和系列化為基礎，在一定的調控機制下通過對產品基型進行重新配置、結構變形等快速設計出新產品，以滿足用戶個性化定制需求的設計方法[2-3].目前，國內外關于快速設計的原理和方法主要有：基于實例推理的產品智能快速設計；基于特征和參數化的快速設計；基于公理化和知識的機械產品快速設計；基于模塊化的機械產品快速設計；基于遺傳學的產品快速設計等。

2產品基因工程

2.1產品基因工程概述

基因工程（Genetic Engineering）也稱DNA重組技術，是在分子水平上對基因進行操作的復雜技術，即通過基因載體將目的基因傳遞到受體細胞中，并使之進一步擴增和表達，從而創造理想生物性狀的一種工程技術。

產品基因工程是針對成熟的產品，將其功能和結構劃分為最小的結構和功能單元，并進行分類提取，按照一定的數據結構存儲到產品基因文庫中，為獲取產品目的基因奠定基礎，與此同時對產品的基因信息進行擴增，按組織結構分離產品基因，依照產品基因的配置規則進行基因重組，經過一系列操作與控制，獲得符合設計要求的產品實例。

2.2產品基因的基本特征和內容

產品基因是傳遞產品結構和功能的最小遺傳單位，與生物基因相似，產品基因也具有自組織性、遺傳性和適應性。

產品基因包含了產品全生命周期中的所有信息，通過對產品功能和結構進行全面、綜合的分析，可以得到產品基因的信息內容，如表1所示。

3基于基因工程的快速設計的關鍵技術

3.1 SQL Server數據庫技術

ODBC是微軟公司開放服務結構的一個組成部分，它提供了標準的ODBC API作為信息流以方便互聯訪問，而API利用SQL來執行其大部分任務。OD-BC亦提供了對SQL的支持，用戶可以直接將SQL語句傳輸給ODBC.

3.2基因提取技術

在基于基因工程的產品快速設計過程中，采用TOP-DOWN模型建立產品的基因模型，再進行模塊劃分，建立基于功構映射機制的功能表面集，最終確定涵蓋產品全生命周期的產品信息。產品基因提取主要包括其功能基因、結構基因、控制基因以及目的基因的提取。按照功能需求，本文設計的分液罐可劃分為罐體、支撐機構、爬梯以及其他附屬機構等模塊，各機構中的使定表面和定位表面組成了分液罐的功能表面，然后通過“逆轉錄”得到分液罐的功能基因。

在產品快速設計過程中，產品的單個功能需求可以由多種結構實現，因此，功能和結構是“一對多”的映射關系。結構基因的提取基本上解決了功構“多對一”映射模式中存在的問題，從而實現了從產品功能信息到結構信息之間的傳遞和映射。分液罐的功構映射關系如表2所示。

控制基因是結構基因的表達，它在管理結構信息的同時進行結構基因序列的調控，從而表達它們之間的關系。驅動產品模型時，產品的功能和結構信息伴隨詳細設計的進行而被收入基因文庫，從而功能和結構需求信息能夠隨著產品基因的逐步表達遺傳給新的零部件，最終在新產品中得以表達和體現。

在產品基因工程中，依據功能基因能夠表達產品某項子功能或者結構基因能夠表達產品某種子結構，而這類用于重組或表達的特定產品基因稱為產品的目的基因[4].目的基因主要通過構建基因文庫及數據庫的檢索方式來提取，依據目的基因和產品基因的概念，對產品進行功能及結構分解，并將其快速設計系統進行模塊劃分，主要包括設計計算模塊、零件草圖和草圖裝配關系、工程圖圖元位置及屬性信息等內容以及程序化語言塊等，對其進行分類存儲。

3.3產品基因擴增技術

在產品基因工程中，基因的擴增是指產品的幾何結構、裝配定位和工程圖調整等相關信息的擴增，并不是產品基因數量的增加?；驍U增為基因重組提供了物質基礎和條件。產品基因擴增過程如圖1所示。

3.4產品基因重組技術

產品基因重組流程如圖2所示?；蛑亟M的具體步驟如下：

①按照產品總需求，分析基因模型中不合理的配置規則和有缺陷的結構，確定產品的不良表面，根據基因文庫檢索機制和功構映射關系，查找出不良產品基因，將其從產品基因中分離，最終得到載體基因；②檢索產品基因文庫，依據個性化定制需求獲得產品目的基因；③對目的基因和載體進行基因擴增；④依據產品基因重組的配置規則，將目的基因和載體進行基因重組；⑤根據評價體系，判斷是否滿足需求，不滿足跳轉至步驟2重新檢索產品目的基因，滿足則表明產品基因重組成功，將重組后得到的新基因儲存到產品基因文庫中。

3.5產品基因表達技術

產品基因表達是指在產品基因工程理論的指導下，將產品的遺傳信息依據一定的配置規則在其進化方向上借助調控手段令其在具體的產品結構上表達。產品基因的表達過程如圖3所示。

4分液罐快速設計系統的實現

選用SolidWorks為開發平臺，以Microsoft Visu-al Studio 2008為 編 程 工 具，Microsoft SQL Server2008為數據庫，構建分液罐的快速設計系統[5].用戶按照其個性化功能和設計需求將產品信息錄入文件，文件以Excel格式提交給系統，進而實現項目的新建、功能需求的分解、模塊分解以及設計方案錄入。分液罐快速設計系統主界面如圖4所示，零部件的參數設置界面如圖5所示。

5總結

以產品快速設計理論為基礎，將基因工程應用到產品的快速設計中，通過對產品進行基因獲取、擴增、重組和表達，實現產品的系列化、規范化和自動化設計，有助于提高企業設計效率，能快速響應市場個性化的定制需求，最終提高企業的市場競爭力。

參考文獻：

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[4] 楊金勇?；诠δ鼙砻娴臋C械產品基因工程理論與技術研究[D].濟南：山東大學，2007:44-48.

[5] 吳淑芳，蘇鐵熊，王宗彥，等?；谶z傳學的產品快速設計系統研究與實現[J].機械設計與研究，2013,29（4）：6-10.