Морфологический анализ

Слово «морфология» встречалось нам, еще начиная с пятого класса школы на уроках русского языка. Слово латинское и переводится как «знание структуры (формы)».

В нашем случае применим принцип структурного строения для систематизации метода перебора вариантов и возможного нахождения искомого решения задачи. Это метод системного подхода в области изобретательства. Создал его в 1942 году швейцарский астроном Фриц Цвикки. Он предложил разделить объект на составные части, которые рассматриваются сами по себе. Все результаты заносят в «морфологическую таблицу» (ящик, матрицу). В качестве прототипа морфологической матрицы нужно указать созданную еще в XIII веке испанским монахом Р. Луллием машину для определения различных комбинаций. Эту же идею повторил Д. Дефо в «Путешествиях Гулливера».

Общее количество вариантов решений морфологической таблицы (матрицы) равно произведению чисел элементов в каждой строке на число столбцов. Вариантов может получиться огромное количество, поэтому морфологический анализ лучше всего применять не для поиска одного решения, а для исследования области возможных решений («поисковое поле»).

В 1943 году Цвикки, работая в фирме «Аэроджент инжинеринг корпорейшн», построил таблицу для реактивных двигателей, работающих на химическом топливе. Получилось 576 возможных решений; в это число попали и двигатели сверхсекретных немецких самолетов-снарядов ФАУ-1 и ФАУ-2.

Наиболее употребимы двухмерные морфологические матрицы, которые рассматривают две характеристики объекта как бы по двум осям. Подсчет всех возможных вариантов, когда каждый вариант включает в себя все альтернативы (строки), производится по формуле:

N = N_A * N_B * N_C * ……* N_K

Например:

а) если таблица имеет 3 столбца и 2 строки, то

N = N_A * N_B=3 * 3 = 9;

б) если таблица имеет 3 столбца и 4 строки, то

N = N_A * N_B * N_c * N_Д = 3*3*3*3 = 81;

в) если таблица имеет 2 столбца и 4 строки, то

N = N_A * N_B * N_C * N_Д = 2 * 2 * 2 * 2 = 16.

Аналогично можно рассчитать количество вариантов любой таблицы.

Однако в сложных системах может существовать и еще один критерий, тесно взаимосвязанный с двумя предыдущими. В этих случаях поисковое поле может быть не только плоским (двухмерным), но и объемным (трехмерным). Одним из примеров объемного поля может служить трехмерная таблица, применявшаяся при выборе конструкции радиоблока (рис. 16).

Поиск решений матрицы ведется по следующим этапам (шагам):

1) точная формулировка задачи;

2) расчленение объекта (системы, процесса, проблемы) на важнейшие составные части (функции);

3) рассмотрение всевозможных вариантов (альтернатив) технического исполнения по каждой составной части (количество вариантов зависит от эрудиции, фантазии авторов);

4) заполнение морфологической таблицы, причем для каждой рассмотренной альтернативы дается своя горизонтальная строка (ось таблицы);

5) проведение сочетания решений по формуле:

X_i = Aj + B_K,+ C_l ... + М_п.

(Чем больше таблица, тем больше сочетаний. Исключительно продуктивно и эффективно метод срабатывает при применении ЭВМ, когда происходит быстрый набор решений и при указанных критериях подбираются все подходящие к нашим запросам варианты.

Возможны случаи, когда выбранный вариант не включает в себя какую-то альтернативу (строку). Тогда в формулу вместо нежелательной альтернативы подставляется О и она будет иметь вид:

X_i = Aj + B_K,+ 0 ... + М_п

Например: Х₃ = A₁ + В₄ + 0 +D₂; X₈ = A₂ + 0 + С₄ + D_1. );

6) отбор оптимальных вариантов из множества полученных сочетаний (безмашинно или с ЭВМ).

Недостаток этого метода — трудноуловимость «сильного» решения. Но вместе с тем он очень прост, доступен любому контингенту (вплоть до младшеклассников) и способствует успешному решению несложных технических задач.

А — ориентация плат: 1 — горизонтальная; 2 — вертикальная с коммутацией между платами у задней стенки; 3 — вертикальная с коммутацией у боковой стенки.	В — конструкция эл. монтажа: 1 — монтаж печатный; 2 — монтаж гибким кабелем; 3 — монтаж объемный.
С — конструкция блока: 1 — кассетная; 2 — книжная; 3 — веерная.

Рис. 16. Трехмерная таблица

Колеченко А.К. Энциклопедия педагогических технологий:

Пособие для преподавателей. — СПб.: КАРО, 2001 — С. 218 – 221.