Структура и проведение метода «Морфологическая матрица»

морфологическая матрица состоит из параметров и выражений. Параметры (что?) являются при этом совместными переменными, которые встречаются во всех возможных решениях; эти параметры должны реально быть независимыми друг от друга, должны соответствовать действительности для всех мыслимых решений и полностью охватывать проблему. Проявления (как?) являются допустимыми для параметра возможностями формирования. Выполняемой функции противопоставляются мыслимые/допустимые решения.

Схема процесса составления морфологической матрицы может выглядеть следующим образом:

1. Существует проблема, которую необходимо описать.

2. Проблема раскладывается на важные, независимые друг от друга элементы проблемы (параметры).

3. Для каждого элемента фиксируются все мыслимые возможности (проявления), независимо от первоначальной проблемы. Они вносятся справа в поля рядом с параметрами.

4. Для каждого элемента основной проблемы выбирается самое благоприятное проявление, независимо друг от друга; каждая возможная комбинация по каждому проявлению из каждой ячейки представляет собой возможное решение основной проблемы.

5. Оптимальное решение основной проблемы выделяется/ маркируется.

Определение параметров: составьте сначала простой список возможных параметров и перерабатывайте его до тех пор, пока не будут выполнены следующие требования:

- Логическая независимость: параметры не должны взаимно обуславливать друг друга.

-Общая действительность: параметры должны относиться ко всем без исключения решениям, а не только к части решений.

- Важность: принимать лишь существенные высказывания.

 

Общее количество параметров должно составлять семь-десять параметров, проявления, которые взяты сами по себе не представляют оптимального решения, в результате комбинирования с другими проявлениями могут также привести к оптимальному общему решению.

Ниже приводится пример применения морфологической матрицы: Разработка упаковки для моющего средства

Анализ

Благодаря применению этого метода процесс решения проблемы систематизируется, но он также служит для нахождения новых идей и для творческого решения проблем. Морфологическая матрица делает возможным рассмотрение комплексных проблем и различных постановок задач, поскольку представление проблемной области может осуществляться четко и понятно. Метод полезен в тех случаях, когда при большом количестве вариантов решения необходимо разработать приоритеты. Особенно целесообразно применение метода морфологическая матрица в фазе генерирования идей. Благодаря визуализации метод облегчает комбинирование многих решений для компонентов в общее решение. Новые идеи возникают в результате принудительного соединения оптимальных проявлений, которые могут вести к необычным комбинациям. Следующим преимуществом морфологической матрицы является в некотором роде автоматическое протоколирование результатов посредством записывания (на листе бумаги или при помощи корточек на доске и пр.) в матрицу или в ящик.

 

2 вариант ответа

В 1942 г. швейцарский астроном Ф. Цвикки предложил метод поиска решений технических задач, названный им морфологическим (типологическим) анализом (морфологический — касающийся внешнего вида или строения, т.е. формы). С помощью этого метода за короткое время ему удалось получить значительное количество оригинальных технических решений, чем он очень удивил ведущих специалистов и руководителей своей фирмы (баллистическое устройство, взрывчатые вещества, способ комбинированной фотографии и др.).

Суть его заключается в следующем. В технической системе выделяют несколько характерных для нее структурных или функциональных морфологических признаков. Каждый такой признак может характеризовать какой-то конструктивный режим работы, т.е. параметры или характеристики объекта, от которых зависит достижение объектом основной цели, определяемой его назначением.

По каждому признаку составляется список его возможных конкретных вариантов, альтернатив, технического выражения. Признаки можно расположить в форме таблицы, называемой морфологическим ящиком или матрицей. Это позволяет определить поисковое время. Перебирая сочетания вариантов выделенных признаков, можно выявить новые решения задачи. Поэтому морфологический анализ часто применяют не для поиска какого-либо одного решения, а в тех случаях, когда требуется исследовать область возможных решений.

В результате направленного и системного анализа генерируется новая информация, которая при простом переборе вариантов ускользает от внимания.

Как уже было отмечено, морфологический анализ позволяет создавать конструкции новых устройств, обладающих требуемыми качествами. В наиболее простом случае для этого составляется двумерная (содержащая две оси или два главных показателя) матрица. По обеим осям записываются все возможные варианты решения задачи для заданных показателей (характеристик). Затем рассматриваются все возможные сочетания вариантов по каждой оси.

Содержание метода.

Для проведения морфологического анализа необходима точная формулировка проблемы для рассматриваемой системы. В итоге даётся ответ на более общий вопрос посредством поиска всевозможных вариантов частных решений, независимо от того, что в исходной задаче речь шла только об одной конкретной системе.

Этапы решения задачи с помощью морфологического анализа ее параметров.

1. Формулировка задачи (проблемы).

2. Составление списка всех морфологических признаков объекта задачи, т.е. всех важных характеристик объекта, его параметров и режимов работы, от которых зависит реализация объектом своей главной цели.

3. Раскрытие возможных вариантов по каждому морфологическому признаку и составление морфологической матрицы.

4. Формулировка конкретных решений задачи путем сочетаний вариантов морфологических признаков.

5. Определение практической ценности полученных вариантов решения задачи и выбор из них наиболее эффективных

Морфологический анализ позволяет осуществлять и более глубокий системный анализ вариантов решения задачи путем применения метода к конкретному варианту решения, т.е. для определенного технического решения задачи снова выделяют морфологические признаки и осуществляют их синтезированный перебор.

Недостаток метода — обилие вариантов, из которых трудно выбрать наилучший. Кроме этого, морфологический анализ не позволяет определить, все ли возможные варианты рассмотрены.

Пример.

Например, необходимо предложить новую эффективную конструкцию устройства для транспортирования по снегу — снегохода.

Точное определение класса изучаемых систем (устройств) позволяет раскрыть основные характеристики или параметры, облегчающие поиск новых решений. Применительно к снегоходу как транспортному средству морфологическими признаками могут быть функциональные узлы снегохода: А — двигатель, Б — движитель, В — опора кабины, Г — управление, Д — обеспечение заднего хода и т. п. Номиналистически снегоход может представляться как дирижабль. Кажущаяся бессмыслица показывает насколько важно соблюдение формы информации в структуре.

Каждая характеристика (параметр) обладает определённым числом различных независимых свойств. Так, двигатели: А₁ — внутреннего сгорания, А₂ — газовая турбина, А₃ — электродвигатель, А₄ — реактивный двигатель т.д.;
движители: Б₁ — воздушный винт, Б₂ — гусеницы, Б₃ — лыжи, Б₄ — снегомёт, Б₅ — шнеки и т. д.;
опора кабины: В₁ — опора кабины на снег, В₂ — на двигатель, В₃ — на движитель и т. д.;

По заданной проблеме в матричном выражении (морфологическом ящике) фиксируются наиболее существенные параметры.
Например, для снегохода матрица будет иметь вид:

(А₁ А₂ А₃ А₄)

(Б₁ Б₂ Б₃ Б₄ Б₅)

(В₁ В₂ В₃)

Возможные сочетания: А₁, Б₃, В₂, или А₁, Б₂, В₃, или А₂, Б₁, В₂ и т. д. Общее количество сочетаний в морфологическом ящике равно произведению чисел элементов на осях. В нашем примере: 4*5*3 = 60.

Матрица — символическая форма описания решений. Она дает представление о всех возможных конструктивных схемах снегохода путем фиксирования в каждой строке матрицы одного из элементов. Набор этих элементов будет представлять возможный вариант исходной задачи. Рассматривая разные сочетания этих элементов, можно получить большое сочетание всевозможных вариантов решений, в том числе и самых неожиданных. Так, морфологическая матрица для реактивных двигателей, работающих на химическом топливе, построенная Ф. Цвикки, содержала 576 возможных вариантов решений.

Ответственный этап метода — оценка вариантов решений, вытекающих из структуры морфологической матрицы. Сравнивают варианты по одному или нескольким наиболее важным для данной технической системы показателям.

Морфологический ящик.

	характеристика	свойства
							…
А	двигатель	внутреннего сгорания	газовая турбина	электродвигатель	реактивный двигатель		…
Б	движитель	водяной винт	гусеницы	лыжи	снегомёт	шнеки	…
В	опора кабины	на грунт	на двигатель	на движитель			…
Г	управление						…
Д	обеспечение заднего хода						…

 

Форсирование веполей

Представленные стандарты позволяют увеличить эффективность веполей без введения новых полей и веществ. Достигается это форсированным использованием имеющихся вещественно-полевых ресурсов.

Общая схема формулировок стандартов этого подкласса следующая:

Если дана вепольная система, ее эффективность может быть повышена:

а) заменой неуправляемого рабочего поля управляемым;

б) увеличением степени дисперсности вещества, играющего роль инструмента;

Особый случай дробления - переход от сплошных веществ к капиллярно-пористым. Переход этот осуществляется по линии:

сплошное вещество - вещество с одной полостью - вещество со многими полостями - капиллярно-пористое вещество - капиллярно-пористое вещество с определенной структурой;

в) увеличения степени динамизации, т.е. перехода к более гибкой структуре;

г) переходом от однородных полей к полям, имеющим определенную пространственно-временную структуру;

д) переходом от веществ однородных к веществам неоднородным, имеющим определенную структуру.