Morfologisk analyse (metode til morfologisk analyse) er en metode til at løse problemer baseret på udvælgelse af mulige løsninger for individuelle dele af problemet (de såkaldte morfologiske træk, der karakteriserer enheden) og den efterfølgende systematiske opnåelse af deres kombinationer (kombination) . Henviser til heuristiske metoder.
Metoden er udviklet af den schweiziske astronom Fritz Zwicky . Takket være denne metode var han i stand til at opnå et betydeligt antal originale tekniske løsninger inden for raketvidenskab på kort tid .
For at udføre en morfologisk analyse er en nøjagtig formulering af problemet for det pågældende system nødvendig. Som følge heraf gives der svar på et mere generelt spørgsmål ved at søge efter alle mulige muligheder for bestemte løsninger, uanset at det oprindelige problem kun omhandlede ét specifikt system.
De vigtigste stadier af anvendelsen af metoden.
1. Formålet med opgaven er afklaret - søgen efter muligheder for funktionsdiagrammer , eller driftsprincipper , eller strukturelle diagrammer , eller konstruktive varianter af det system, der udvikles. Det er muligt at studere samtidigt på flere grunde.
2. Der identificeres knudepunkter (akser, separate dele af opgaven), som karakteriserer det system, der udvikles ud fra det tidligere formulerede måls position. Disse kan være særlige funktioner af delsystemer, principperne for deres funktion, deres form, placering, karakteristika og egenskaber (stoffets og energiens tilstand, den udførte bevægelsestype, fysiske, kemiske, biologiske, psykologiske, forbrugeregenskaber osv.) . Det er praktisk at foreløbigt (for eksempel fra analysen af et lignende system) konstruere et passende blokdiagram (af drift, driftsprincip, blokdiagram), hvis elementer danner knudepunkterne.
Antallet af noder vælges normalt fra tilstanden af synlighed og virkelighed for analysen af de efterfølgende opnåede muligheder: når de behandles manuelt - 4 ... 7 noder, når du arbejder på en computer - inden for grænserne af computerteknologiens fysiske muligheder og den tid, der er afsat til at løse problemet. Det er praktisk at løse problemet i en række trin: først for et begrænset antal af de vigtigste knudepunkter og derefter for yderligere, sekundære eller nye knudepunkter, der identificeres under analysen og er af interesse.
3. For hvert knudepunkt foreslås løsninger: enten baseret på personlig erfaring (afhængig af lærdom) eller hentet fra opslagsbøger og databaser (dvs. mulige løsninger er trukket på hver akse, analogt med beretninger).
Mulighederne bør dække hele rækken af mulige løsninger for et givet knudepunkt. Men for at opgaven skal være synlig, anbefales det først at udskille forstørrede generaliserede grupper af muligheder, som om nødvendigt efterfølgende specificeres. Valgmuligheder kan ikke kun være reelle, men også fantastiske.
4. En fuldstændig opregning af alle løsninger udføres (hver gang der tages en mulighed for hver akse) med kombinationer kontrolleret for overensstemmelse med betingelserne for problemet, for uforenelighed af individuelle muligheder i deres foreslåede generelle gruppe, for gennemførlighed og andre betingelser .
Hvis det er nødvendigt, for de valgte løsninger, kan du gentage den morfologiske analyse med angivelse af noder (akser) og muligheder. Morfologisk analyse er mere bekvem og klarere at udføre ved hjælp af morfologiske tabeller (kasser).
Den formelle kombination af muligheder skaber indtryk af automatisme i anvendelsen af metoden. Dens heuristiske karakter er dog meget væsentlig og afhænger af følgende subjektive faktorer:
For eksempel er det nødvendigt at foreslå et nyt effektivt design af en enhed til transport på sne - en snescooter .
Den nøjagtige definition af klassen af systemer (enheder) under undersøgelse gør det muligt at afsløre de vigtigste egenskaber eller parametre, der letter søgningen efter nye løsninger. Med hensyn til en snescooter som et køretøj kan morfologiske træk være en snescooters funktionelle enheder: A - motor, B - fremdriftsenhed, C - kabinestøtte, D - kontrol, D - bakgear osv.
Hver karakteristik (parameter) har et vist antal forskellige uafhængige egenskaber. Så motorer: A 1 - intern forbrænding, A 2 - gasturbine, A 3 - elektrisk motor, A 4 - jetmotor osv.;
propeller: B 1 - propel, B 2 - larver, B 3 - ski, B 4 - sneslynge, B 5 - snegle osv .;
kabinestøtte: B 1 - kabinestøtte på sne, B 2 - på motoren, B 3 - på moveren osv .;
For et givet problem er de mest signifikante parametre fastsat
i et matrixudtryk ( morfologisk boks ).
For eksempel for en snescooter vil matrixen se sådan ud:
(A 1 A 2 A 3 A 4 )
(B 1 B 2 B 3 B 4 B 5 )
(B 1 B 2 B 3 )
Mulige kombinationer: A 1 , B 3 , C 2 , eller A 1 , B 2 , C 3 , eller A 2 , B 1 , C 2 osv. Det samlede antal kombinationer i en morfologisk boks er lig med produktet af antal elementer på akserne. I vores eksempel: 4*5*3 = 60.
En matrix er en symbolsk form til at beskrive løsninger. Det giver en idé om alle mulige designskemaer for en snescooter ved at fastgøre et af elementerne i hver række af matrixen. Sættet af disse elementer vil repræsentere en mulig variant af det oprindelige problem. I betragtning af forskellige kombinationer af disse elementer, kan du få en stor kombination af alle mulige løsninger, inklusive de mest uventede. Den morfologiske matrix for jetmotorer, der opererer på kemisk brændstof, bygget af F. Zwicky, indeholdt således 576 mulige løsninger.
Den kritiske fase af metoden er evalueringen af løsninger, der stammer fra strukturen af den morfologiske matrix. Varianterne sammenlignes efter en eller flere indikatorer , som er de vigtigste for det givne tekniske system .
| egenskab | ejendomme | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| en | 2 | 3 | fire | 5 | … | ||
| MEN | motor | intern forbrænding | gasturbine | elektrisk motor | Flymotor | 5 | … |
| B | flyttemand | luftpropel | larver | ski | sneslynge | snegle | … |
| PÅ | kabinestøtte | på sneen | på motoren | på fremdrift | fire | 5 | … |
| G | styring | en | 2 | 3 | fire | 5 | … |
| D | støtte op om | en | 2 | 3 | fire | 5 | … |