Morfologická analýza (metoda morfologické analýzy) je metoda řešení problémů založená na výběru možných řešení pro jednotlivé části problému (tzv. morfologické znaky, které charakterizují zařízení) a následném systematickém získávání jejich kombinací (kombinování) . Odkazuje na heuristické metody.
Metodu vyvinul švýcarský astronom Fritz Zwicky . Díky této metodě byl schopen v krátké době získat značné množství originálních technických řešení v raketové vědě .
Pro provedení morfologické analýzy je nezbytná přesná formulace problému pro uvažovaný systém. Výsledkem je, že odpověď na obecnější otázku je dána hledáním všech možných možností konkrétních řešení, bez ohledu na to, že původní problém se zabýval pouze jedním konkrétním systémem.
Hlavní fáze aplikace metody.
1. Je objasněn účel úkolu - hledání možností funkčních diagramů nebo principů činnosti nebo strukturálních diagramů nebo konstrukčních variant vyvíjeného systému. Je možné studovat současně na několika oborech.
2. Identifikují se uzlové body (osy, samostatné části úlohy), které charakterizují rozvíjený systém z pozice dříve formulovaného cíle. Mohou to být jednotlivé funkce subsystémů, principy jejich fungování, jejich tvar, umístění, vlastnosti a vlastnosti (stav hmoty a energie, druh vykonávaného pohybu, fyzikální, chemické, biologické, psychologické, spotřebitelské vlastnosti atd.) . Je vhodné předběžně (např. z analýzy podobného systému) sestrojit vhodné blokové schéma (funkce, princip činnosti, blokové schéma), jehož prvky tvoří uzly.
Počet uzlů se obvykle vybírá z podmínky viditelnosti a reálnosti analýzy následně získaných možností: při ručním zpracování - 4 ... 7 uzlů, při práci na počítači - v mezích fyzických možností výpočetní techniky a čas vyhrazený na vyřešení problému. Je vhodné problém vyřešit v několika fázích: nejprve pro omezený počet nejdůležitějších uzlových bodů a poté pro další, sekundární nebo nové uzly identifikované během analýzy a které jsou předmětem zájmu.
3. Pro každý uzlový bod jsou navržena řešení: buď na základě osobních zkušeností (v závislosti na erudici), nebo převzatých z referenčních knih a databází (tj. možná řešení jsou navlečena na každé ose analogicky s účty).
Možnosti by měly pokrývat celou škálu možných řešení pro daný uzlový bod. Aby však byla úloha viditelná, doporučuje se nejprve vyčlenit rozšířené zobecněné skupiny možností, které se v případě potřeby následně upřesní. Možnosti mohou být nejen skutečné, ale také fantastické.
4. Provede se kompletní výčet všech řešení (pokaždé se vezme jedna možnost pro každou osu) s kombinacemi zkontrolovanými na shodu s podmínkami problému, na nekompatibilitu jednotlivých variant v jimi navržené obecné skupině, na proveditelnost a další podmínky .
V případě potřeby můžete pro vybraná řešení opakovat morfologickou analýzu s uvedením uzlů (os) a možností. Morfologický rozbor je pohodlnější a přehlednější provádět pomocí morfologických tabulek (boxů).
Formální kombinace možností vytváří dojem automatismu při aplikaci metody. Jeho heuristická povaha je však velmi významná a závisí na následujících subjektivních faktorech:
Například je třeba navrhnout novou efektivní konstrukci zařízení pro přepravu na sněhu - rolbu .
Přesná definice zkoumané třídy systémů (zařízení) umožňuje odhalit hlavní charakteristiky či parametry, které usnadňují hledání nových řešení. S ohledem na sněžný skútr jako vozidlo mohou být morfologickými znaky funkční jednotky sněžného skútru: A - motor, B - pohonná jednotka, C - podpěra kabiny, D - ovládání, D - zpátečka atd.
Každá charakteristika (parametr) má určitý počet různých nezávislých vlastností. Takže motory: A 1 - spalovací, A 2 - plynová turbína, A 3 - elektromotor, A 4 - proudový motor atd.;
vrtule: B 1 - vrtule, B 2 - housenky, B 3 - lyže, B 4 - sněhová fréza, B 5 - šneky atd .;
podpěra kabiny: B 1 - podpěra kabiny na sněhu, B 2 - na motoru, B 3 - na stěhováku atd .;
Pro daný problém jsou nejvýznamnější parametry pevně
dané v maticovém výrazu ( morfologický rámeček ).
Například pro sněžný skútr bude matice vypadat takto:
(A 1 A 2 A 3 A 4 )
(B 1 B 2 B 3 B 4 B 5 )
(B 1 B 2 B 3 )
Možné kombinace: A 1 , B 3 , C 2 , nebo A 1 , B 2 , C 3 , nebo A 2 , B 1 , C 2 , atd . Celkový počet kombinací v morfologickém rámečku je roven součinu počet prvků na osách. V našem příkladu: 4*5*3 = 60.
Matice je symbolická forma pro popis řešení. Poskytuje představu o všech možných konstrukčních schématech sněžného skútru upevněním jednoho z prvků v každém řádku matice. Soubor těchto prvků bude představovat možnou variantu původního problému. Vzhledem k různým kombinacím těchto prvků můžete získat velkou kombinaci všech možných řešení, včetně těch nejneočekávanějších. Morfologická matrice pro proudové motory pracující na chemické palivo, sestavená F. Zwickym, tedy obsahovala 576 možných řešení.
Kritickým stupněm metody je hodnocení řešení vyplývajících ze struktury morfologické matice. Varianty jsou porovnávány podle jednoho nebo více ukazatelů , které jsou pro daný technický systém nejdůležitější .
| charakteristický | vlastnosti | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| jeden | 2 | 3 | čtyři | 5 | … | ||
| ALE | motor | s vnitřním spalováním | plynová turbína | elektrický motor | tryskový motor | 5 | … |
| B | stěhovák | vzduchová vrtule | housenky | lyže | sněhová fréza | šneky | … |
| V | podpora kabiny | na sněhu | na motoru | na pohonu | čtyři | 5 | … |
| G | řízení | jeden | 2 | 3 | čtyři | 5 | … |
| D | zálohování | jeden | 2 | 3 | čtyři | 5 | … |