Метод морфологического анализа морфологический анализ
это метод систематизации перебора вариантов всех теоретически возможных решений, основанный на анализе структуры объекта)
Метод создан в 30-е годы XX в. швейцарским астрофизиком Ф. Цвикки.
Получил известность с 1942 г. (США). Морфологическая матрица (таблица,
карта). Морфологический ящик.
Поиск решений в различных областях человеческой деятельности. Приме-
няется при исследовании проблемных ситуаций и выбора направлений решений.
Цель
Создать условия, расширяющие область поиска новых идей и решений
проблемы, исходя из особенности строения (морфологии) совершенствуе-мого объекта.
Суть
С помощью комбинаторики путем построения морфологической матрицы
постараться получить все теоретически возможные варианты реализации объекта с требуемой главной функцией.
Сочетание одного из возможных вариантов морфологического признака с другими от каждого признака дает одно из возможных технических решений.
Совокупность всех возможных вариантов, каждого из перечисленных морфологических признаков, выраженная в виде матрицы, дает возможность определить полное число решений в этом случае
План действий
1. Выбрать объект и точно сформулировать проблему (задачу).
2. Определить основные функции (характеристики) объекта.
3. Перечислить возможные варианты осуществления каждой функции (ха-
рактеристики).
4. Оценить все имеющиеся варианты частных решений на основе опреде-
ленных критериев (например, веса, затрат, качества и т. д.).
5. Выбрать оптимальный вариант решения проблемы, представляющий со-
бой набор значений различных частных решений для каждой функции (по од
ному из каждой строки).
Результат
Большое количество возможных вариантов.
Достоинства
Легко осваивается.
Дает очень большое число идей и вариантов решения проблемы. Эффекти-
вен для систем с небольшим числом комбинаций.
Недостатки
Чрезмерно большое число возможных вариантов исполнения снижает долю
осмысленных сочетаний. Отсутствие правил отбора и критериев оценки пер-
спективности и эффективности вариантов реализации решения. Большая трудоемкость метода, особенно оценки полученных идей.
Метод может применяться для выполнения простых изобретений, а также при прогнозировании развития технических систем, при определении возможности патентования в том или ином абстрактном виде комбинаций основных параметров с целью «заблокировать» будущие изобретения.
Пример Шаг 1. Задача. Найти новый вид тары для соков.
Шаг 2. Морфологическая матрица.
В качестве примера, поясняющего возможности ММА, рассмотрим изготовление тары для упаковки соков, удовлетворяющей потребительский спрос.
Анализ упаковки на уровне конструктивного воплощения приводит переменным характеристикам упаковки: емкости, форме, материала
Варианты емкости: (6 вариантов)
0,25 л,
0,33
0,5 л,
1,0 л,
2,0 л,
5,0 л
Варианты формы: (6 вариантов)
параллелепипед,
куб,
тетраэдр,
конус,
рукав
цилиндр,
Варианты материала:(5 вариантов)
стекло,
металл,
парафинированная бумага,
пластмасса,
полимерная пленка,
Если использовать различные варианты только двух характеристик − емкости и формы, то для них может быть составлена двухмерная морфологическая таблица, которая дает число возможных сочетаний, равное 6 × 6 = 36. Каждое из этих сочетаний необходимо внимательно проанализировать с точки зрения требований экономической и потребительской целесообразности. Оценка должна проводиться экспертным путем. Оптимальные варианты выбирают из числа решений, получивших высшие экспертные оценки
При необходимости одновременного учета всех 3-х характеристик упаковки: емкости, формы и материала, нужно построить 3-х мерную матрицу, или так называемый морфологический ящик, включив 3-ю компоненту − материал. В итоге число вариантов композиций достигнет уже 5 × 6 × 6 = 180. При таком разнообразии вариантов выбор нужного сочетания превращается в довольно трудоемкую и рутинную процедуру
Всего матрица содержит 1080 решений (сочетаний)
А поскольку правил для отбора оптимальных вариантов не существует, многое будет зависеть от субъективной точки зрения человека, ведущего поиск. В результате нужное сочетание может затеряться среди множества бессмысленных, поскольку внимательно проанализировать каждый вариант довольно трудно.
Метод морфологического анализа лишь увеличивает число идей, альтернативных решений, но не повышает качества поиска, т.е. уровня и скорости решений. Каждое решение из возникающего множества требует анализа и оценки на пригодность, на что уходит большое количество времени. Этот недостаток в современных условиях является весьма существенным и лишний раз подтверждает необходимость развития методологии творчества.
МЕТОД КОНСТРУИРОВАНИЯ Р. КОЛЛЕРА
(метод систематизированного поиска принципиально новых технических
решений)
Р. Коллер (ФРГ), 80гг.
Применяется при поисковом конструировании.
Цель
Метод предназначен для синтеза технических систем (ТС) на новых прин-
ципах действия.
Суть
Абстрагируясь от реальной конструкции ТС и концентрируя внимание на
функциях, которые ТС должна выполнять, метод позволяет перейти от поста-
новки задачи к принципиальному решению.
План действий
1. Постановка задачи и построение функциональной структуры ТС, вклю-
чающее описание функций ТС и ее элементов.
2. Качественное конструирование, включающее выбор физических эффек-
тов (ФЭ) для реализации каждой функции и принципиальных технических решений.
Результат
Повышение качества проектных решений, создание в короткие сроки вы-
сокоэффективных образцов техники и технологий.
Достоинства
Удачное структурирование фонда ФЭ, удобное для поиска новых принци-
пов действия ТС и реализующих их технических решений.
Недостатки
Отсутствие критериев для выбора наилучших вариантов среди множества
возможных и, следовательно, необходимость рассмотрения очень большого
числа вариантов.
Все технические системы по наличию в них основных потоков энергии,
вещества или информации Р. Коллер делит на три класса:
машины – характеризуются потоками и преобразованием энергии;
аппараты – потоками и превращением веществ;
приборы – потоками и переработкой информации (сигналов).
Все изменения в ТС связываются только с изменениями свойств и состояний
этих потоков, которые можно свести к конечному числу элементарных функ-
ций и основных операций (действий).
Р. Коллер предложил использовать для описания любой ТС или
ее элемента 12 пар основных операций, каждая из которых имеет два значения: прямое и обратное. Эти операции с описанием самого процесса преобразования, а также «входа» и «выхода» известны как операции Koллepa (или физические операции).
Каждая элементарная функция может быть реализована с помощью одного или нескольких физических эффектов (ФЭ), у которых наименования физических величин на входе и выходе совпадают с наименованиями физических величин на выходе и входе соответствующей элементарной функции.
1.Поиск ФЭ производится с помощью указателя ФЭ, представляющего собой систематизированный подбор ФЭ для отдельных основных операций.
2.Выбор носителей физических эффектов. Осуществляется с помощью
справочников по веществам и материалам.
3.После выбора материалов проводится конструкторская проработка.
Изображение принципиальной схемы реализации элементарных функций.
Комбинирование и синтез структур принципиальных схем.
Конструирование элементов.
Проектирование системы.