21. Морфологический анализ и синтез технических решений

21.1. Морфологическая комбинаторика

Метод морфологического анализа и синтеза был разработан в 30-х годах швейцарским астрономом Ф.Цвикки для конструирования астрономических приборов. Первое весьма результативное практическое использование метода было продемонстрировано в 1942 в США Ф.Цвикки в авиационной фирме, где он в короткое время получил несколько десятков новых технических решений ракетных двигателей и ракет.

Рассматриваемый морфологический метод основан на комбинаторике. Суть его состоит в том, что в интересующем изделии или объекте выделяют группу основных конструктивных или других признаков. Для каждого признака выбирают альтернативные варианты, т. е. возможные варианты его исполнения или реализации. Комбинируя их между собой, можно получить множество различных решений, в том числе представляющих практический интерес.

Например, для изделия «нож» в таблице приведен перечень признаков и альтернативных вариантов. Если из каждой строки этой таблицы взять по одному варианту, то получим некоторую конструкцию ножа. Так, для сочетания вариантов (1.1, 2.3; 3.3; 4.2; 5.1), где в каждой паре первая цифра обозначает номер строки, а вторая – номер столбца, получим конструкцию ножа: «лезвие из металла, рукоятка – пластмассовая, форма лезвия треугольная, лезвие в чехле, дополнительная функция ножа – распиливание твердых тел».

Таблица 21.1

Морфологическая таблица на изделие «Нож для резания пищевых продуктов»

Номер строки	Признаки	Альтернативные варианты (номер столбца)
		1	2	3	4	5
1	Материал лезвия	металл	камень	кость	пластмасса	луч электронов
2	Материал рукоятки	дерево	кость	пластмасса	металл	металл и кожа
3	Форма лезвия	удлиненный прямоугольник	кривая вытянутая	треугольник	круглая	-
4	Безопасность хранения	открытое лезвие	лезвие в чехле	лезвие в рукоятке	-	-
5	Выполняемые дополнительные функции	распиливает твердые тела	открывает металлические пробки бутылок	выворачивает шурупы	отворачивает гайки М12	открывает замок

Число возможных конструкций ножа в таблице нетрудно подсчитать. Оно будет равно произведению чисел вариантов в каждой строке, т.е. 55435=1500.

Из рассмотренного примера видно, что суть метода заключается в построении морфологической таблицы, заполнении ее возможными альтернативными вариантами и в выборе из всего множества получаемых комбинаций наиболее подходящих и наилучших решений.

21.2. Постановка задачи и построение конструктивной функциональной структуры

Постановка задачи поиска улучшенного технического решения с помощью морфологического метода выполняется как и ранее. В дополнение к этому выбирают критерий качества, т.е. такой наиболее важный количественный показатель или параметр, с помощью которого из двух или нескольких допустимых вариантов технического решения выбирают наилучший. Допустимыми называют такие варианты решений, которые удовлетворяют основным требованиям. За критерий качества обычно принимают какой-либо критерий развития или другие наиболее важные показатели.