7. Морфологический анализ и синтез технических решений

7.1. 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 приме­нение метода было продемонстрировано в 1942 г. в США Ф. Цвикки в авиационной фирме, где он в короткое время получил несколько десятков новых технических решений ракетных двигателей и ракет, среди которых, как оказа­лось позже, были предложены решения, повторяющие немецкие ракеты ФАУ-1, ФАУ-2.

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.

Таблица 9.

Морфологическая таблица на изделие

«Нож для резания пищевых продуктов»

№	Признаки	Альтернативные варианты (номер столбца)
		1	2	3	4	5
1	Материал лезвия	Металл	Камень	Кость	Пласт- масса	Луч электронов
2	Материал рукоятки	Дерево	Кость	Пласт- масса	Металл	Металл и кожа
3	Форма лезвия	Удлиненный прямоуголь- ник	Кривая вытянутая	Треуголь- ник	Круглая	—
4	Безопасность хранения	Открытое лезвие	Лезвие в чехле	Лезвие в рукоятке	—	—
5	Выполняемые дополнитель- ные функции	Распиливает твердые тела	Открывает металлические пробки бутылок	Вывора-чивает шурупы	Отворачивает гайки М12	Открывает замок

Например, для изделия «нож» в табл. 9 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».

Число возможных конструкций ножа в табл. 9 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.

Морфологические методы нашли ши­рокое распространение в США, Западной Европе, а также в нашей стране.

В данном случае изложена наиболее распространен­ная модификация метода Цвикки, основанная на функциональном подходе. В качестве признаков берутся функции элементов (узлов, деталей) рассматриваемого ТО, а в качестве альтернативных вариантов — различные способы реализации каждой функции.

Ниже подробно рассмотрено использование морфологи­ческого подхода к поиску улучшенных технических объектов (ТО). Однако не представляет особых затруднений использование изло­женного метода и для поиска улучшенных технологиче­ских процессов или материалов (веществ).