2 Метод морфологического анализа

Термин «морфология» (учение о форме) впервые исполь­зовал Иоганн Вольфганг Гёте - немецкий мыслитель, есте­ствоиспытатель и всемирно известный писатель, поэт. Он был основоположником морфологии организмов - учения о форме и строении растений и животных.

Автором метода морфологического анализа является швейцарский астроном Ф. Цвикки, который не дал развер­нутого определения этому понятию, а лишь указал, что этот метод позволяет находить все варианты решения проблемы.

Рассмотрим, как и в какой последователь­ности осуществляется поиск новых технических решений по правилам, предложенным Ф. Цвикки. При этом все этапы морфологического анализа будем иллюстрировать примера­ми поиска технических решений создания нового автомоби­ля-вездехода.

На 1-м этапе дается точная и полная формулировка по­ставленной задачи. В частности, выдвигаются следующие требования потребителя к автомобилю-вездеходу:

- он должен передвигаться по сложной пересеченной местности (по твердому и сыпучему грунту, по воде, льду) в любое время года и суток;

- он должен перевозить грузы и людей в комфортных условиях, а значит - должен быть защищен от внешней сре­ды и оборудован соответствующими средствами жизнеобес­печения;

- он должен быть управляемым и обеспечить передви­жение в любых направлениях со скоростями и ускорениями в заранее заданных диапазонах.

На 2-м этапе формулируются основные морфологические признаки технического объекта (функциональные узлы, параметры), исходя из закономерностей его строения.

В рассматриваемом примере за морфологические призна­ки автомобиля-вездехода могут быть приняты:

1. Способы перемещения вездехода по земной поверхности.

2. Принципы осуществления движения.

3. Виды преобразователей энергии в движение.

4. Типы источников энергии.

5. Виды систем управления вездеходом.

6. Типы систем жизнеобеспечения.

7. Варианты систем ориентации.

На 3-м этапе производится независимое рассмотрение всех морфологических признаков; для каждого из них на­мечаются все мыслимо возможные варианты решения про­блемы.

4-й этап: составление многомерной матрицы, в которой каждому морфологическому признаку соответствует графа возможных вариантов решения задачи.

5-й этап: анализ и оценка всех без исключения вариан­тов решения задачи с позиций наилучшего выполнения техническим объектом сформулированных для него потре­бительских целей и технических функций. При этом боль­шинство из обсуждаемых вариантов оказываются неперс­пективными и неприемлемыми по тем или иным причи­нам и исключаются из дальнейшего рассмотрения.

На 6-м этапе производится выбор одного или нескольких синтезированных вариантов решения задачи, которые могут оказаться перспективными для практичес­кой реализации.

3 Метод функционально-стоимостного анализа

В инженерной и изобретательской практике техничес­ки развитых стран мира, начиная с 60-х г. XIX в., полу­чил распространение новый подход к снижению стоимо­сти и к повышению качества технических изделий. Этот подход получил название функционально-стоимостного анализа (ФСА).

Используются два подхода к снижению себестоимости изготовления и эксплуатации технических изделий:

а) пред­метный и б) функциональный.

При традиционном предметном подходе разработчик рассматривает объект как реальную целостную конструкцию.

При функциональном же подходе разработчик полностью абстрагируется от реальной конст­рукции объекта и сосредотачивает внимание на ее функци­ях. Такой подход изменяет и направление поиска путей сни­жения себестоимости изготовления и эксплуатации технического объекта.

Четко определив и сформулировав все функции анализируемого объекта и их количественные ха­рактеристики, разработчик выясняет: а) насколько важны и необходимы те или иные функции, которыми обладает про­тотип?

б) можно ли избавиться от некоторых «излишних» фун­кций без ущерба для общей потребительской ценности объек­та?

в) какие характеристики и параметры элементов объекта можно изменить для снижения себестоимости?

Процесс проведения ФСА состоит из следующих поэтап­но выполняемых видов работ:

1. Подготовительный этап, на котором производится выбор технического объекта, определяются цели и задачи ФСА, формируется группа разработчиков проекта создания нового или усовершенствования существующего объекта.

2. Информационно-аналитическая работа. На этом эта­пе осуществляется сбор и анализ информации по конструк­торско-технологическим решениям прототипа: а) по усло­виям его работы, б) по конструктивным и эксплуатационным недостаткам, в) по затратам на его изготовление и обслужива­ние.

Составляется список основных показателей и требова­ний к техническому объекту, определяются критерии его развития.

Разрабатывается конструктивная функциональ­ная структура. Производится классификация и анализ функций элементов, определяются и попарно сравнива­ются стоимости функций, выявляются функциональные зоны наибольшего сосредоточения затрат.

На основе прове­денного анализа формулируется задача поиска более рацио­нальных, оптимальных (по себестоимости) конструкторско-­технологических решений.

3. Поисково-исследовательскиuй этап. Это один из твор­ческих и доминирующих этапов работы, на который затра­чивается до 50% времени от суммарного времени на выпол­нение проекта.

Здесь исследуется каждая функция на пред­мет: нужна ли она, нельзя ли переложить эту функцию на другой элемент, можно ли объединить функции, можно ли упростить, удешевить или стандартизировать те или иные элементы технического объекта (ТО).

На этом этапе основным инструментарием по­исково-исследовательской деятельности разработчиков явля­ются типовые приемы разрешения технических противоре­чий, эвристические методы и приемы поиска новых идей и рациональных конструкторско-технологических решений.

Финалом этого этапа является оформление результатов в виде технического предложения и эскизного проекта ТО.

4. Разработка и внедрение результатов ФСА. На этом эта­пе производится (в ряде случаев с привлечением опытных эк­спертов) отбор наиболее эффективных и перспективных ва­риантов конструирования технических объектов, определение технологичности и экономичности их изготовления, формируются рекомендации по их внедрению.