Analiza morfologică (metoda analizei morfologice) este o metodă de rezolvare a problemelor bazată pe selecția posibilelor soluții pentru părțile individuale ale problemei (așa-numitele caracteristici morfologice care caracterizează dispozitivul) și obținerea ulterioară sistematică a combinațiilor acestora (combinarea) . Se referă la metode euristice .
Metoda a fost dezvoltată de astronomul elvețian Fritz Zwicky . Datorită acestei metode, el a putut obține un număr semnificativ de soluții tehnice originale în știința rachetelor într-un timp scurt .
Pentru a efectua o analiză morfologică este necesară o formulare exactă a problemei pentru sistemul luat în considerare. Ca urmare, se dă un răspuns la o întrebare mai generală prin căutarea tuturor opțiunilor posibile pentru soluții particulare, indiferent de faptul că problema inițială a tratat un singur sistem specific.
Principalele etape ale aplicării metodei.
1. Scopul sarcinii este clarificat - căutarea de opțiuni pentru diagrame funcționale , sau principii de funcționare , sau diagrame structurale , sau varietăți constructive ale sistemului în curs de dezvoltare. Este posibil să studiezi simultan din mai multe motive.
2. Se identifică puncte nodale (axe, părți separate ale sarcinii), care caracterizează sistemul în curs de dezvoltare din poziția scopului formulat anterior. Acestea pot fi funcții particulare ale subsistemelor, principiile funcționării lor, forma, locația, caracteristicile și proprietățile lor (starea materiei și energiei, tipul de mișcare efectuată, proprietăți fizice, chimice, biologice, psihologice, de consum etc.) . Este convenabil să construiți în prealabil (de exemplu, din analiza unui sistem similar) o diagramă bloc adecvată (de funcționare, principiu de funcționare, diagramă bloc), ale cărei elemente formează nodurile.
Numărul de noduri este de obicei selectat din condiția de vizibilitate și realitate a analizei opțiunilor obținute ulterior: atunci când sunt prelucrate manual - 4 ... 7 noduri, când se lucrează pe un computer - în limitele capacităților fizice ale tehnologiei informatice si timpul alocat rezolvarii problemei. Este convenabil să se rezolve problema în mai multe etape: mai întâi, pentru un număr limitat de puncte nodale cele mai importante și apoi pentru noduri suplimentare, secundare sau noi identificate în timpul analizei și de interes.
3. Pentru fiecare punct nodal se propun soluții: fie pe baza experienței personale (în funcție de erudiție), fie preluând din cărți de referință și baze de date (adică posibile soluții sunt înșirate pe fiecare axă, prin analogie cu relatările).
Opțiunile ar trebui să acopere întreaga gamă de soluții posibile pentru un punct nodal dat. Dar pentru ca sarcina să fie vizibilă, se recomandă mai întâi să evidențiați grupuri de opțiuni extinse-generalizate, care, dacă este necesar, sunt specificate ulterior. Opțiunile pot fi nu numai reale, ci și fantastice.
4. Se realizează o enumerare completă a tuturor soluțiilor (de fiecare dată când se ia câte o opțiune pentru fiecare axă) cu combinații verificate pentru conformitatea cu condițiile problemei, pentru incompatibilitatea opțiunilor individuale din grupul lor general propus, pentru fezabilitate și alte condiții .
Dacă este necesar, pentru soluțiile selectate, puteți repeta analiza morfologică, precizând nodurile (axele) și variantele. Analiza morfologică este mai convenabilă și mai clară de efectuat folosind tabele morfologice (casete).
Combinația formală de opțiuni creează impresia de automatism în aplicarea metodei. Cu toate acestea, natura sa euristică este foarte semnificativă și depinde de următorii factori subiectivi:
De exemplu, este necesar să se propună un nou design eficient al unui dispozitiv pentru transportul pe zăpadă - un snowmobil .
Definirea exactă a clasei de sisteme (dispozitive) studiate face posibilă dezvăluirea principalelor caracteristici sau parametri care facilitează căutarea de noi soluții. În ceea ce privește un snowmobil ca vehicul, caracteristicile morfologice pot fi unitățile funcționale ale unui snowmobil: A - motor, B - unitate de propulsie, C - suport cabină, D - control, D - marșarier etc.
Fiecare caracteristică (parametru) are un anumit număr de proprietăți independente diferite. Deci, motoarele: A 1 - ardere internă, A 2 - turbină cu gaz, A 3 - motor electric, A 4 - motor cu reacție etc.;
elice: B 1 - elice, B 2 - omizi, B 3 - schiuri, B 4 - freza de zapada, B 5 - melci etc .;
suport cabină: B 1 - suport cabină pe zăpadă, B 2 - pe motor, B 3 - pe motor etc .;
Pentru o anumită problemă, parametrii cei mai semnificativi sunt fixați
într-o expresie matriceală ( caseta morfologică ).
De exemplu, pentru un snowmobil, matricea va arăta astfel:
(A 1 A 2 A 3 A 4 )
(B 1 B 2 B 3 B 4 B 5 )
(B 1 B 2 B 3 )
Combinații posibile: A 1 , B 3 , C 2 , sau A 1 , B 2 , C 3 , sau A 2 , B 1 , C 2 etc. Numărul total de combinații dintr-o casetă morfologică este egal cu produsul dintre numărul de elemente de pe axe. În exemplul nostru: 4*5*3 = 60.
O matrice este o formă simbolică pentru descrierea soluțiilor. Oferă o idee despre toate schemele de proiectare posibile ale unui snowmobil prin fixarea unuia dintre elementele din fiecare rând al matricei. Mulțimea acestor elemente va reprezenta o posibilă variantă a problemei inițiale. Având în vedere diferite combinații ale acestor elemente, puteți obține o combinație mare a tuturor soluțiilor posibile, inclusiv a celor mai neașteptate. Astfel, matricea morfologică pentru motoarele cu reacție care funcționează pe combustibil chimic, construită de F. Zwicky, conținea 576 de soluții posibile.
Etapa critică a metodei este evaluarea soluțiilor care decurg din structura matricei morfologice. Variantele sunt comparate în funcţie de unul sau mai mulţi indicatori , care sunt cei mai importanţi pentru sistemul tehnic dat .
| caracteristică | proprietăți | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| unu | 2 | 3 | patru | 5 | … | ||
| DAR | motor | combustie interna | turbina de gaz | motor electric | motor turboreactor | 5 | … |
| B | mutator | elice de aer | omizi | schiuri | aruncător de zăpadă | melci | … |
| LA | suport de cabină | pe zăpadă | pe motor | pe propulsie | patru | 5 | … |
| G | Control | unu | 2 | 3 | patru | 5 | … |
| D | făcând înapoi | unu | 2 | 3 | patru | 5 | … |