4.4.Выбор наиболее эффективных технических решений

Определение числа возможных ТР. Выбрать из морфологической таблицы наиболее приемлемые или эффективные комбинации ТР нелегко из-за большого числа комбинаций. Поэтому сначала оценивают число возможных вариантов ТР, которые можно получить (синтезировать) на основе морфологической таблицы:

N == n₁ n₂ ... n_m, (21)

где n — число альтернативных вариантов в столбце; m — число столбцов.

Сокращение числа альтернативных вариантов в столбцах и числа столбцов. Наиболее эффективные ТР из множества всех возможных вариантов можно выбрать путем последовательного сокращения этого множества за счет отбрасывания наименее эффективных и наименее перспективных ТР. Первое сокращение проводят для выполнения неравенства N  Nоб.

где N вычисляется по формуле (21); Nоб — некоторое обозримое число возможных вариантов ТР. Для относительно простых технических объектов, для которых сравнение двух любых вариантов ТР занимает в среднем не более 10 с, можно принять Noб = 10 000. Для сложных объектов Noб = 1000. Если по формуле (21) получают N > Noб, то в каждом столбце проводят сравнительный анализ альтернативных вариантов для выявления среди них наилучших и наихудших по степени удовлетворения основным требованиям, по степени снижения недостатков прототипа и улучшения его критериев качества. Отбрасывая наихудшие альтернативные варианты в каждом столбце, можно добиться N  Nоб.

Другой путь уменьшения числа N заключается в сокращении числа столбцов в морфологической таблице. При этом среди всех столбцов (функциональных элементов) выделяют главные или основные, которые решающим образом влияют на эффективность и качество изделия, а также самые второстепенные и малозначащие функциональные узлы, которые можно исключать.

Сокращение множества возможных вариантов ТР путем исключения наихудших комбинаций элементов. В морфологической таблице, имеющей N  Nоб, можно последовательно по разным правилам синтезировать (составлять) варианты ТР и сравнивать их между собой для выбора наилучших. Однако такой способ, несмотря на его простоту, является весьма трудоемким. Поэтому здесь предлагается более экономная процедура сокращения числа вариантов.

При выполнении этой процедуры образуют различные альтернативные комбинации из нескольких элементов и исключают из них наихудшие. К наихудшим комбинациям относятся нереализуемые или несовместимые комбинации, трудно реализуемые и наиболее дорогие по затратам комбинации,

а также комбинации, в наименьшей мере устраняющие недостатки прототипа или улучшающие критерий качества и т. п. Опишем эту процедуру, используя абстрактный пример (абстрактную морфологическую табл. 17/41).

1. В исходной морфологической табл. 17/41 выбираем два столбца, имеющих наименьшее число альтернативных вариантов, и образуем из их элементов все возможные парные комбинации (табл. 18/42). Пусть в нашем абстрактном примере обе комбинации—допустимые и равноценные, потому ни одну из них не относим к наихудшим и не исключаем.

2. Выбираем из табл. 17/41 следующий столбец с наименьшим числом альтернатив— столбец Ф2. С помощью вариантов этого столбца и допустимых комбинаций из табл. 18/42 образуем все возможные комбинации из трех элементов (табл. 19/43). Сравнительный анализ этих комбинаций позволил три из них отнести к наихудшим и исключить.

3. Выбираем из табл. 17/41 — следующий столбец с наименьшим числом альтернатив — столбец Ф1 и с помощью оставшихся допустимых комбинаций из табл. 19/43 образуем все возможные комбинации из четырех элементов (табл. 20/44). Поскольку комбинации легко образуются мысленно, то их не обязательно выписывать в клетках таблицы. В табл. 20/44 на основе сравнительного анализа зачеркнуты клетки с наихудшими комбинациями.

По аналогии с п. 1—3 образуем таблицы вариантов до последнего столбца, имеющего наибольшее число альтернатив. В последней таблице (после исключения наихудших) остается множество допустимых вариантов ТР. Если допустимых вариантов окажется довольно много, то проводят сокращение по дополнительным наиболее важным показателям (надежность, расход энергии или дефицитных материалов, трудоемкость и т. д.).

Выбор наиболее эффективных вариантов ТР. Множество допустимых вариантов ТР, полученное после сокращения множества возможных вариантов ТР путем исключения наихудших комбинаций элементов, упорядочивают по критерию качества от лучших к худшим. При равных или близких значениях критерия качества в упорядочиваемых вариантах учитывают степень устранения недостатков в прототипе. После упорядочивания выбирают 3—5 наиболее эффективных вариантов ТР для дальнейшей проработки.

Если упорядочение и выбор наиболее эффективных вариантов ТР вызывает затруднения, то рекомендуется воспользоваться таблицей сравнения вариантов, в которой дается обзорная сравнительная расчетно-экспертная оценка вариантов. Фрагмент такой сравнительной оценки для одного аппарата приведен в табл. 21.

Таблица 21

Сравнительная оценка вариантов

Показатели сравнения	Варианты ТР
	S1	S2	S3
Затраты меди, кг	26,2	21,5	34,0
Трудоемкость сборки	Высокая	Средняя	Низкая
КПД	0,89	0,92	0,94
Внешний вид	Некрасивый	Красивый	Удовлетворительный

Оформление предварительных эскизов ТР и их описание. Для выбранных выше вариантов дают краткое их описание с приведением схем и эскизов, как это принято в патентных описаниях.

После составления предварительных эскизов проводят более детальную конструкторскую проработку найденных ТР с учетом дополнительного списка требований (надежность работы, удобство обслуживания, трудоемкость изготовления, расход энергии и дефицитных материалов, общая стоимость и т. д.). При этом отдельные наиболее важные и сложные элементы могут быть рассмотрены и проработаны по данной методике в соответствии с рекомендациями, приведенными выше.

Дополнительные рекомендации по дальнейшей проработке полученных ТР даны в прил. 5 (этапы 5—7).

Замечание 1. Если в морфологической табл. 17/41 полифункциональные элементы выполняют одновременно несколько функций, то для них иногда целесообразно составлять отдельно наборы

альтернативных средств реализации каждой функции или меньшего числа функций. После этого для получения более эффективных вариантов ТР нужно попробовать заменить полифункциональные элементы на элементы, реализующие отдельные функции или меньшее число функций.

Замечание 2. При решении задач методом морфологического анализа и синтеза часто имеет большой практический смысл использовать только готовые элементы. В этих случаях морфологическая таблица заполняется наименованиями только стандартных, унифицированных и серийно производимых элементов, для которых известны такие показатели, как стоимость, масса и т. д. Синтезируемые в этой таблице допустимые варианты, как правило, легко и быстро изготовляются и осваиваются на практике. Наилучший вариант - легко выбирать по суммарным показателям стоимости, массы и т. п.