5.1. Метод морфологического ящика

Морфологический анализ относится к системным методам

в решении задач. Название методу дал известный швейцарский

астроном Ф.Цвикки. Вспомним, что слово “морфология” по-

гречески означает учение о форме.

Во время второй мировой войны (1939-1945) Ф.Цвикки

работал в американской ракетостроительной фирме. Создавая

только ракеты с одним типом двигателя, он предложил 36864

варианта компоновки конструкции.

Суть метода сводится к составлению морфологической

таблицы (матрицы) или чаще в литературе можно встретить

другое ее название -морфологический ящик. Выделяются

несколько характерных для системы структурных и

функциональных признаков. К каждому признаку пишут

возможные варианты. Перебирая сочетания вариантов

выделенных признаков, выходят на новые решения задачи.

Морфологический анализ обычно используют тогда, когда

требуется исследовать область возможных решений.

Ф.Цвикки составил морфологический ящик с

одиннадцатью осями, отсюда и получилось такое большое

количество вариантов. Условно морфологический анализ

можно представить следующими этапами.

1. Формулировка задачи.

2. Составление морфологического ящика; определение

функциональных узлов (признаков и характеристик)

технического объекта.

3. Каждому признаку перечислить возможные варианты

технического исполнения.

4. Проанализировать полученные сочетания.

5. Отобрать варианты, удовлетворяющие условиям задачи.

Главным недостатком морфологического анализа является

обилие вариантов. Рассмотрим данный метод на примере.

Предложите вариант новой конструкции вездехода. Определяем

основные признаки и характеристики, от которых зависит

искомое решение:

А - вид опоры;

Б - источник энергии;

В - управление;

Г - кабина.

А - вид опоры :

А1 - гусеницы;

А2 - резиновые колеса;

А3 - лыжи.

Б - источник энергии:

Б1 - электроаккумулятор;

Б2 - дизельное топливо;

Б3 - газ (например, пропан);

Б4 - ядерное топливо.

В - управление:

В1 - ручное;

В2 - по радио;

В3 - программное;

В4 - голосом.

Г - кабина_______:

Г1 - круглая;

Г2 - каплевидная;

Г3 - кубическая;

Г4 - цилиндрическая.

2 8

Составляем матрицу в общем виде:

А1 А2 А3

Б1 Б2 Б3 Б4

В1 В2 В3 В4

Г1 Г2 Г3 Г4

Если составить морфологический ящик в развернутом

А Вид опоры Гусеницы Резиновые

колеса

Лыжи

Б Источник

энергии

Электропри-

вод

Дизельное

топливо

Газ Ядерное

топливо

В Управление Ручное П о радио П рограммное Голосом

Г Кабина Круглая Каплевидная Ц илиндричес-

кая

Кубическая

виде, то получаем следующую матрицу.

Каждый конкретный вариант вездехода определяется

набором элементов из разных строк. Например, вариант

А1,Б2,В3,Г2 будет: вездеход на гусеницах, с электроприводом,

каплевидной кабиной и программным управлением.

Количество возможных вариантов равно произведению

количества элементов в каждой из строк.

N=3х4х4х3

После построения матрицы приступаем к определению

функциональной ценности вариантов решений.

В процессе анализа всевозможных вариантов выбираем

наиболее приемлемый в конкретных условиях. Чтобы

количество вариантов было разумным, следует точнее

формулировать цель.

Метод морфологического анализа подводит исследователя

к принципам системного представления об объекте. В связи с

тем, что оценка вариантов решения является процессом

субъективным, а не подчиняющимся каким-либо

закономерностям, данный метод рекомендуется использовать

при решении общеконструкционных задач.

Если заглянуть в “корзинку” изобретений, то там можно

увидеть множество самых разных привычных предметов:

всевозможные молотки, гвозди, спички, колеса и др. Возможно,

многие из них сконструированы методом морфологического