МОРФОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПРИ СИНТЕЗЕ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ (Часть 1)

Принята следующая последовательность синтеза технической системы: разработка принципа действия, принятие технического решения, оптимизация технического решения. При синтезе возможны две следующие ситуации: а) у проектируемой системы есть прототип; б) прототипа нет. При первой ситуации синтез системы начинается с анализа прототипа (рис. 16.1). После анализа прототипа следует синтез системы, после синтеза новый анализ. Процедура повторяется до получения требуемого результата. При отсутствии прототипа проектная работа начинается с синтеза, затем следует анализ. При отсутствии прототипа, процесс проектирования является более трудоемким, но часто приводит к пионерским решениям.

Рис.16.1 – Последовательность анализа А и синтеза С технической

Как для первой, так и для второй ситуации выделяются три направления решения задачи синтеза:

1. Традиционный метод

2. Неполного перебора возможных вариантов.

3. Полный перебор возможных вариантов конструкции системы.

При первом направлении проектировщик выбирает решение из трех, четырех вариантов, что позволяет значительно сократить трудоемкость проектных работ и их сроки. Однако оптимальный вариант системы может оказаться за пределами области анализа. Третье направление осуществимо только при наличии четких критериев оценки вариантов конструкций изделия и использовании вычислительной техники. При реализации второго и третьего направления наиболее применим морфологический анализ проектируемой системы.

При морфологическом анализе выделяют 5 последовательных этапов:

1. Формулировка задачи, отражающая основные требования к объекту. Выясняют при этом, что должно быть усовершенствовано, доработано (способ или устройство);

2. Разделение объекта на функциональные элементы с составлением списка всех морфологических признаков и требований к ним, всех важных характеристик объекта, его параметров, от которых зависит решение проблемы и достижение основной цели;

3. Независимое рассмотрение всех элементов и выбор для каждого различных вариантов реализации, т. е. составление возможных вариантов по каждой характеристике независимо от построения морфологической модели;

4. Анализ решений, возникающих из матрицы, с оценкой ценности всех полученных вариантов, т. е. синтеза всех вариантов объекта;

5. Выбор наиболее рациональных вариантов конкретных решений, т. е. выбор лучших сочетаний по заданному критерию.

Источник



Метод Морфологический анализ

Морфологический анализ (метод морфологического анализа) — основан на подборе возможных решений для отдельных частей задачи (так называемых морфологических признаков, характеризующих устройство) и последующем систематизированном получении их сочетаний (комбинировании). Относится к эвристическим методам.

Цель морфологического анализасостоит том, чтобы максимально расширить область поиска решения и сформировать наиболее полное множество альтернатив, охватывающее все возможные способы решения проблемы.

Основные схемы морфологического анализа:

— метод морфологического ящика (наиболее приемлем для больших и сложных объектов). Состоит в определении всех возможных параметров решения задачи, формирования матрицы и анализ различных сочетаний до выбора наилучшего варианта сочетания.

— метод выделения опорных элементов исследуемой системы и работа с комбинациями вариантов решения;(метод букета)

— метод отрицания и конструирования. В основе этого метода морфологического анализа — замена сформулированных идей на противоположные и анализ несоответствий;

Данный метод можно реализовать посредством составления так называемых морфологических карт, которые содержат, с одной стороны, перечень необходимых параметров, отражающих предполагаемый и ожидаемый результат, а с другой – варианты решений, среди которых надо делать выбор, чтобы достичь результата.

Такими параметрами могут быть, например, своевременность исполнения, равномерность загрузки, инновационность деятельности, качество работы. Все это параметры управления. Их реализация зависит от таких факторов, как контроль исполнения, ясность распоряжений, учет загрузки, нормы загрузки, информационное обеспечение, планирование работ, распределение персонала, обучение персонала, мотивирование исполнения, критерии качества, мотивирование качества и др. Все эти факторы определяют возможные решения. Но решения могут быть ключевыми и второстепенными, промежуточными и окончательными. Выбор и обоснование решений и позволяет сделать морфологическая карта. Решение должно соединить все эти факторы, отражать комплекс действий, способных изменить положение.

Читайте также:  Анализ топологии сети это

Метод морфологического анализа состоит из следующих основных этапов:

1. Определение максимально полного перечня критериев выбора.

Каждый из критериев рассматривается как «простейшая» цель выбора и описывает желаемый частный результат действий. В совокупности все критерии выбора образуют цель принятия решения, достижение которой устраняет причину возникшей проблемы.

2. Определение «частичных» решений, удовлетворяющих каждому из перечисленных критериев выбора.

В результате данного этапа образуется морфологическая карта или таблица, в каждой строке которой расположены «частичные» решения, удовлетворяющие отдельным критериям выбора (табл. 4.1). В идеальном случае на карте должны быть представлены все возможные «частичные» решения. Такую запись можно осуществить, если в каждой строке таблицы предусмотреть дополнительный элемент, означающий «другие средства».

3. Разработка всех возможных вариантов решения проблемы.

Каждый вариант состоит из цепочки, содержащей ровно по одному «частичному» решению, достаточному для достижения каждой «простейшей» цели. В таблице один из таких вариантов показан в виде цепочки связанных «частичных» решений. Тогда общее число альтернатив определяется как произведение общего количества всех «частичных» решений, удовлетворяющих разным критериям выбора.

Метод морфологического анализа предполагает построение матрицы с занесением в нее различных данных.
Строится матрица в виде таблицы:

Далее на пересечении колонок А1-В1,А1-В2 и так далее заносятся причины возникновения проблемы в зависимости от внутренних факторов организации и внешних факторов среды, также в колонках могут быть перечислены методики разрешения той или иной проблемы, например применение аутсорсинга, бенчмаркинга и т.д. Методики могут повторяться, таким образом, выявляется наиболее оптимальный вариант, альтернатива для решения проблемы.

Метод морфологического анализа (иногда он называется методом морфологического ящика) представляет собой комбинацию метода классификации и метода обобщения. Его суть состоит в декомпозиции проблемы по составляющим ее элементам, поиске в этой схеме наиболее перспективного относительно всей проблемы элемента ее решения.

Однако морфологический анализ предполагает не простую декомпозицию, т.с. разложение целого на составляющие его части, но выделение элементов по принципам функциональной значимости и роли, т.е. влияния элемента или подпроблемы на общую проблему, а также прямую или опосредованную связь с внешней средой (иногда это называют надсистемой).

В качестве примера возьмем проблему распределения функций. Менеджер заметил, что в процессах управления очень часто встречаются задержки при принятии решений, подготовке документов либо реагировании на распоряжения (резолюции). Многие объясняют такое положение неудачным распределением функций и полномочий между подразделениями, неравномерной загрузкой.

Можно исправлять положение, опираясь на эти разумные объяснения, но менеджер должен понимать, что причина может быть глубже и включать в себя множество факторов эффективной деятельности персонала. Надо решать проблему комплексно, опираясь на глубокий и всесторонний анализ существующего положения дел. Для этого нужно провести морфологический анализ проблемы распределения функций.

Итак, исходной позицией морфологического анализа является постановка проблемы. Далее проводится ее декомпозиция, т.е. разделение на составляющие. В качестве примера можно назвать проблемы структуры системы управления, профессионализма персонала, мотивации деятельности, трудоемкости функции, учет загрузки и др.

Читайте также:  Анализ программы нищевой для детей с онр

Далее проводится декомпозиция каждой из представленных проблем в отдельности. При этом не исключено, что проблемы переводятся с одного иерархического уровня на другой.

Но декомпозицию проблем надо делать не только «вниз», но и «вверх». Ведь распределение функций зависит не только от внутреннего состояния системы управления, но и от внешних факторов ее функционирования: конкуренции, экономической обстановки, рынка специалистов, системы обучения, государственного регулирования и др.декомпоз по внутр и внеш факторам.

Таким образом строится морфологическая схема проблем, и на ее основе проводится анализ каждой из проблем, чтобы найти главную, связать ее с другими. При анализе проблем можно использовать и другие методы исследования, такие как мозговой штурм, синектика и др.

Пределом развития морфологической схемы вверх и вниз является возможный переход в другой класс проблем, который сделает эту схему бесконечной.

Для того чтобы морфологическая схема была построена корректно, следует использовать ряд операторов, посредством которых можно проверять принадлежность проблемы к той или иной иерархической ступени или переходить с одной ступени на другую при декомпозиции проблем. Эти операторы существуют в форме ключевых вопросов, ответ на которые дает возможность переводить проблему на новую ступень морфологической схемы.

Источник

Метод морфологического анализа систем

Метод морфологического анализа систем (МА) является одним из примеров реализации системного (рационального) подхода в творческом процессе. Он эффективен при решении конструкторских 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 технологий и др.

Основной принцип метода МА состоит в систематизированном анализе всех возможных вариантов, вытекающих из закономерностей строения (морфологии) совершенствуемой системы. В рассматриваемом техническом объекте (технической системе, технологическом процессе) выделяются несколько характерных для него 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 основной цели объектом, определяемой его назначением.

По каждому выделенному морфологическому признаку определяют различные конкретные варианты реализации технического предложения. Так, признаки с вариантами их конкретных реализаций (j = 1. n; i = 1. ; n – количество выделяемых признаков; – количество конкретных реализаций признака ) удобно рассматривать в виде так называемой морфологической таблицы-матрицы, которая позволяет лучше представить поисковое поле. Перебирая возможные сочетания альтернативных вариантов выделенных признаков, можно выявить новые варианты решения задачи, которые при обычном переборе могли бы быть упущены.

Морфологический анализ создает основу для системного мышления в категориях основных структурных признаков, принципов и параметров объекта, что и обеспечивает высокую эффективность его применения. Он является упорядоченным способом исследования, позволяющим добиться систематизированного обзора всех возможных решений данной задачи. Метод строит мышление таким образом, что генерируется новая информация, касающаяся тех комбинаций, которые при бессистемной деятельности воображения ускользают от внимания. Хотя морфологическому образу мышления внутренне присуще убеждение, что все решения могут быть реализованы, при этом, естественно, многие из них оказываются сравнительно тривиальными.

Рис. 1. Схема представления объекта совокупностью морфологических признаков

Алгоритм метода морфологического анализа.

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.

Читайте также:  Операционный анализ для максимизации прибыли

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 решения задачи снова выделяют морфологические признаки и осуществляют их синтезированный перебор. В отличие от простого перебора вариантов метод МА облегчает получение сотен и тысяч новых сочетаний, дает возможность окинуть их единым взором и провести систематичный анализ.

Источник

Морфологический анализ как средство поиска эффективных решений.

Морфологический ящик

Фото: SissiHanover

Морфологический анализ – эвристический метод систематизации перебора всех теоретически возможных вариантов с целью нахождения оптимального решения поставленной задачи.

Данный метод был разработан швейцарским астрономом Фрицем Цвикки в 1942 году. Используя данный метод, Ф. Цвикки в весьма сжатые сроки предложил значительное количество интересных технических решений в ракетостроении.

Суть метода.

В техническом объекте или проблеме выделяются несколько основных составляющих, для которых в таблице, называемой морфологическим ящиком, приводятся возможные способы решения. Далее производится перебор всех возможных вариантов и определяется наиболее оптимальный путь решения проблемы.

Этапы реализации морфологического анализа:

На данном этапе производится выбор объекта или проблемы. Формируются определенные ограничения, технические характеристики, область применения. Далее выделяются определяющие параметры или функции, характеризующие объект анализа.

2. Формирование морфологического ящика.

На этом этапе для каждого параметра, функции подбирается максимально возможное количество вариантов реализации. Полученные результаты сводятся в таблицу, имеющую название «морфологический ящик».

Параметр 1 Решение 1 Решение 2 Решение 3 Решение 4 Решение 5
Параметр 2 Решение 1 Решение 2 Решение 3 — —
Параметр 3 Решение 1 Решение 2 Решение 3 Решение 4 —
Параметр 4 Решение 1 Решение 2 Решение 3 Решение 1 Решение 1
Параметр n Решение 1 Решение 2 Решение 3 Решение 1 Решение n

В первом столбце таблицы по вертикали указываются все параметры. По горизонтали напротив каждого из них вносятся возможные пути реализации в исследуемой задаче. Далее путем перебора составляется массив вариантов решения. При этом можно получить оригинальные новые решения. Когда массив сформирован, производится отсев явно абсурдных идей.

3. Системный анализ.

Данный этап подразумевает скрупулезную оценку оставшихся после отсева на этапе 2 вариантов, с целью определения лучшего из них, который и будет реализован.

Морфологический анализ можно эффективно применять:

  • для создания и совершенствования несложных технических систем, например таких как компьютерная мышка;
  • с целью решения бизнес-задач;
  • при выполнении работ, в решении которых определяющее значение имеет творческая составляющая, например – при разработке дизайна;
  • совместно с другими методами активизации творческой активности, такими как мозговой штурм, метод Дельфи и др.; как средство комплексного поиска эффективного решения поставленной задачи.

Недостатки метода:

  • необходимость рассматривать большое количество вариантов решения задачи, львиная доля которых лишена всякого смысла;
  • отсутствие гарантии, что все возможные варианты решения задачи рассмотрены;
  • невозможность применения для решения задач, имеющих большое количество определяющих параметров, каждый из которых имеет множество решений;

И в заключение отметим, что морфологический анализ, безусловно, стоит изучить тем, кто стремится к самосовершенствованию и развитию своего интеллекта. Кроме того интеллект можно развить с помощью онлайн игр для развития мозга взрослого человека.

Источник

On: