ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №4
Тема. Морфологический анализ.
Цель занятия. Изучить метод морфологического анализа, получить навыки построения морфологической таблицы.
Методический материал
Традиционно под морфологией в науке понимается изучение состава и структуры некоторой системы.
Известным методом систематизированного поиска новых идей является морфологический анализ, предложенный швейцарским астрофизиком Фрицем Цвикки. Морфологический анализ основан на построении таблицы, в которой перечисляются все основные элементы, составляющие объект, и указывается возможно большее число известных вариантов реализации этих элементов. Комбинируя варианты реализации элементов объекта, можно получить самые неожиданные новые решения.
По сравнению с мозговым штурмом метод морфологических таблиц подходит для более широкого круга разнообразных ситуаций. Основное преимущество этого метода заключается в его пригодности для решения самых сложных проблем, поскольку при его использовании параметры принимаемых решений могут быть приспособлены к любому уровню сложности.
Пример морфологической таблицы, составленной для поиска новой тары для соков, приведен на рис.2 [4].
В простейшем случае метод морфологического анализа предусматривает построение двухмерной морфологической таблицы. Например, выбирают две важнейшие характеристики анализируемого объекта, составляют по каждой из них список всевозможных видов и форм, а затем строят таблицу, осями которой являются эти списки. Клетки такой таблицы соответствуют вариантам рассматриваемого объекта.
Примером двухмерной морфологической таблицы является табл. 5, в которой объектом анализа выбран пылесос.
14
Рис.2. Морфологическая таблица
|
|
|
|
|
Таблица 5 |
|
Наименование |
|
Вариант исполнения |
||
элемента объекта |
|
|
|
|
|
1 |
Пылеуловитель |
Бумажный |
|
Матерчатый |
Водяной фильтр |
|
|
фильтр (одно- |
|
(многоразовый) |
|
|
|
разовый) |
|
|
|
2 |
Вентилятор |
Маломощный |
|
Средней |
Очень мощный |
|
|
|
|
мощности |
|
3 |
Корпус |
Пластмассовый |
|
Металлический |
Деревянный |
4 |
Подвижная |
Отсутствует |
|
Три колеса |
Четыре колеса |
платформа |
|
|
|
|
|
5 |
Цвет |
Яркий |
|
Пастельный |
Изменяемый под |
|
|
|
|
|
цвет интерьера |
6 |
Шланги |
Раздвижные |
|
Цельные |
С клапаном под- |
|
|
|
|
|
ключения |
7 |
Электро-шнур |
1 метр |
|
3 метра |
10 метров |
8 |
Форма |
Шар |
|
Куб |
Цилиндр |
Можно ввести другие оси, неограниченно наращивая число полученных вариантов.
15
Последовательность действий при проведении морфологического анализа следующая:
- точно сформулировать проблему, подлежащую реше-
нию;
-определить и охарактеризовать важнейшие элементы, которые могли бы войти в решение данной проблемы;
-занести их в морфологическую таблицу;
-проанализировать и оценить все имеющиеся в таблице варианты с точки зрения целей, которые должны быть достигнуты;
-выбрать оптимальный вариант решения.
Основной идеей морфологического анализа является упорядочение процесса выдвижения и рассмотрения различных вариантов решения задачи. Расчет строится на том, что в поле зрения могут попасть варианты, которые ранее не рассматривались.
Морфологический анализ имеет много как простейших, так и усложненных модификаций. Однако для сложных объектов, имеющих большое число элементов, таблица становится слишком громоздкой. Появляется необходимость рассмотрения огромного числа вариантов, большая часть которых оказывается лишенной практического смысла, что делает использование метода слишком трудоемким. Таким образом, главными недостатками метода является упрощенность подхода к анализу объекта и возможность получения слишком большого для рассмотрения числа вариантов.
Метод эффективен при решении конструкторских, экономических и технологических задач общего характера:
-проектирование новых машин и технологического оборудования;
-поиск новых вариантов технологических процессов;
-поиск новых применений существующего объекта (изделия);
-прогнозирование развития технических систем и техно-
логий;
-разработка нового ассортимента изделий.
16
Принцип морфологического анализа легко реализуется с помощью компьютерных средств.
Пример практического применения метода морфологического анализа
При выборе конструкции и технологии изготовления садового рыхлителя была использована таблица морфологического анализа (табл. 6), с помощью которой возможно спроектировать 243 различныхвариантарыхлителя(3х3х3х3х3 = 243).
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 6 |
|
Параметры |
|
|
|
Возможные варианты |
|
|
||||
Материал |
рабо- |
Металл |
|
Пластмасса |
|
|
Древесина |
|
||
чей части |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Конструкция |
Монолитная |
|
Разборная |
|
|
Сварная |
|
|||
рабочей части |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Форма зубьев |
Клиновидная |
|
Цилиндрическая |
|
Повернутая |
па- |
||||
|
|
|
|
|
|
с заостренными |
|
раллельно |
рабо- |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
концами |
|
|
чим движениям |
|
Материал |
руко- |
Древесина |
|
|
|
Металл |
|
|
Пластмасса |
|
|
|
|
|
|
||||||
ятки |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Способ крепле- |
Ручка насажива- |
|
Рабочая |
часть |
|
Резьбовое |
со- |
|||
ния рабочей ча- |
ется на рабочую |
|
насаживается на |
|
единение |
|
||||
сти и рукоятки |
часть |
|
ручку |
|
|
|
|
|||
Примечание. Ломаная линия показывает вариант, выбранный после изучения имеющихся возможностей
В качестве методической помощи можно использовать источники [3, 4, 5].
Порядок проведения занятия
1.Ознакомиться с методическим материалом и примером практического применения морфологического анализа практического занятия 4.
2.Самостоятельно провести морфологический анализ, выбрав одно задание из таблицы 7 (задача №1), проанализировать полученные данные и сформулировать выводы.
17
Задание 1
Постройте двухмерную морфологическую таблицу (расположив по четыре возможных варианта на каждой оси), по данным, приведенным в табл. 7, проведите морфологический анализ, сформулируйте вывод
|
|
|
Таблица 7 |
|
Задание |
Вертикальная ось |
Горизонтальная |
|
|
|
ось |
1 |
Разработка нового про- |
Наименование элемен- |
Вариант исполне- |
дукта – снегоуборочная |
та объекта |
ния |
|
машина |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
Разработка упаковки |
Параметр |
Возможные вари- |
моющего средства |
|
анты |
|
|
|
|
|
3 |
Создание многофунк- |
Наименование элемен- |
Вариант исполне- |
циональной мебели |
та объекта |
ния |
|
|
|
|
|
4 |
Разработка конструк- |
Наименование элемен- |
Вариант исполне- |
ции настольной лампы |
та объекта |
ния |
|
|
|
|
|
5 |
Конструирование |
Элементы одежды |
Известные и воз- |
одежды |
|
можные решения |
|
|
|
|
|
6 |
Разработка дизайна |
Форма |
Вариант исполне- |
визитки |
|
ния |
|
7 |
Создание рецептов но- |
Способы приготовле- |
Продукты |
вых блюд |
ния |
|
|
|
|
|
|
Контрольные вопросы
1.В чем сущность метода морфологического анализа?
2.Перечислите основные этапы проведения морфологического анализа.
3.В каких областях можно использовать метод морфологического анализа.
Задание для самостоятельной работы
Перечислите достоинства и недостатки метода морфологического анализа.
18