Вопросы для самопроверки

92

6.3. Метод морфологического анализа

Применительно к техническим объектам морфологический анализ (МА) был впервые использован швейцарским астрономом Ф. Цвикки в 1942 г. С тех пор метод получил достаточно широкое распространение, хотя его ос­ новная проблема - выбор одного оптимального решения из множества полу­

ченных - практически не решена до сегодняшнего дня.

Для поиска новых технических решений с помощью МА обычно со­ ставляют так называемую морфологическую матрицу (или морфологический ящик). Для составления матрицы необходимо:

четко сформулировать цель решения задачи, требования к создаваемо­ му объекту (ограничения, область применения, требуемые характеристики);

выявить в создаваемом объекте основные конструктивные или функ­ циональные признаки (n признаков);

ДЛЯ каждого из выделенных признаков перечислить все известные ва­ рианты устройства, веществ или полей, реализующих эти признаки (т реализаций).

Из выявленных таким образом признаков методами обычной комбина­ торики при необходимости можно построить все множества вариантов кон­ струкций создаваемого объекта. Для этого из каждой строки морфологиче­ ской матрицы поочередно выбирают по одной реализации признака. Каждое такое сочетание образует один из вариантов конструкции создаваемого объ­ екта. Нетрудно подсчитать, что общее число вариантов конструкций объекта равно произведению числа реализаций признаков, записанных в каждой строке матрицы: п . т. При достаточно большом числе выявленных призна­

ков составляемая матрица может содержать десятки тысяч вариантов конст­

рукции объекта. Например, когда Ф. Цвикки был привлечен к разработке американских ракетных установок, он построил морфологическую матрицу по 11 признакам, содержащую 36864 варианта конструкций ракет. Из этих сочетаний он сумел выделить конструкции ранее разработанных немцами ракет ФАУ-l и ФАУ-2, что вызвало волнение представителей специальных служб, обеспечивающих секретность этих работ.

После построения матрицы, в принципе содержащей все возможные конструкции объекта, возникает новая проблема - как выбрать нужную кон­

струкцию.

Чтобы выбрать из матрицы лучшее решение, наиболее полно отвечаю­ щее условиям задачи, необходимо тщательно проанализировать все или большинство возможных вариантов конструкции объекта. Работа эта боль­

шая и выполняют ее пока только экспертными методами со значительными

затратами труда квалифицированных специалистов. Многочисленные по­ пытки передать ЭВМ функции отбора оптимальных вариантов из выявленно­ го множества пока не получили широкого распространения из-за высокой

93

сложности этой работы в силу ОТСУТСТВИЯ достаточно надежных критериев оценки получаемых решений.

Работа по выбору лучшего решения значительно сложнее, чем сам про­ цесс построения матрицы. Существует ряд рекомендаций по уменьшению числа вариантов, например путем исключения наихудших комбинаций эле­ ментов матрицы. Но, проводя работу по минимизации матрицы по этим или другим критериям, необходимо отдавать себе отчет, что с каждым таким ис­ ключением уменьшается вероятность получить действительно оригинальное решение и повышается вероятность получения банального, хорошо известно­ го, недостаточно эффективного решения. Вместе с водой можно выплеснуть и ребенка!

Рассмотрим, например, работу с морфологической матрицей для задачи разработки новой конструкции писчих ручек.

3 аД ач а. Известно, что писчих ручек большое количество и по конст­

рукции, и по материалу.

В объекте «писчая ручка» можно выделить следующие признаки: мате­

риал основания, структура покрытия, содержание чернил, конструкция пера,

система автоматизации, гранение ручки и Т. Д. Количество признаков может быть и большим, но мы ограничимся этими.

Морфологическая матрица по этой задаче приведена в табл. 6.1. Она

содержит 56 == 15625 вариантов писчих ручек.

Таблица 6.1

Морфологическая матрица разработки ручки

94

Морфологический анализ 8 транспортных агрегатов. Найти любой 9 аг­

регат.

Таблица 6.2

Однозначного ответа на этот вопрос метод МА не дает. Это задача мор­ фологического синтеза, но в общем Биде она пока еще не решена.

Метод МА является по сути методом упорядоченного, логического пе­ ребора всех возможных вариантов решения данной задачи. Наиболее полно его достоинства проявляются при разработке конструкций новых техниче­ ских объектов, при анализе сложных технических проблем. Но отсутствие четкого инструмента выбора оптимальных решений ограничивает его сферу задачами низких уровней.

Вопросы для самопроверки

1.Что такое морфологический анализ?

2.Где можно использовать морфологическую таблицу?

3.Приведите пример морфологической разработки по табл. 6.2.