Морфологические методы

Сценарий (в прогнозировании) — преимущественно качественное описание возможных вариантов развития исследуемого объекта при различных  сочетаниях определенных (заранее выделенных) условий. Он не предназначен для «предсказания» будущего, а лишь в развернутой  форме показывает возможные варианты развития событий для их дальнейшего  анализа и выбора наиболее реальных и благоприятных. 

Метод сценариев  является средством первичного упорядочения проблемы, получения и сбора информации о взаимосвязях решаемой проблемы с  другими и о возможных и  вероятных направлениях будущего развития. Группа квалифицированных профессионалов составляет план сценария, где стремится  наметить области науки, техники, экономики  и пр., которые не должны быть упущены  из внимания при постановке и решении  проблемы. Различные разделы сценария обычно пишутся разными группами людей, где развертывается вероятный  ход событий во времени. Использование  разных профессионалов позволяет проследить его ветвление, взаимосвязи с  другими проблемами и т.д. Сценарии могут быть использованы на разных этапах СА, когда требуется собрать  и упорядочить весьма разнородную  информацию. Но главной областью применения являются этапы I (анализ проблемы) и VII (прогноз и анализ будущих условий). 

Метод «Дельфи», в  отличие от метода сценариев, предполагает предварительное ознакомление экспертов  с ситуацией с помощью какой-либо модели. 

В СА основной формой модели, которая подлежит усовершенствованию и насыщению информацией с  помощью экспертных оценок, является дерево целей. Специалистам предлагается оценить структуру модели в целом  и дать предложение о включении  в нее неучтенных связей. При этом используется анкетный метод. Результаты каждого опроса доводятся вновь  до сведения всех экспертов, что позволяет  им далее корректировать свои суждения на основе вновь полученной информации. Метод Дельфи представляется самым  надежным средством получения данных (особенно это относится к информации о будущем!). 

Дерево целей (ДЦ) представляет собой связной граф, вершины которого интерпретируются как цели, а ребра или дуги —  как связи между ними. Это главный  инструмент увязки целей верхнего уровня с конкретными средствами их достижения на низшем уровне. 

В программно-целевом  планировании (когда цели плана связываются  с ресурсами с помощью программ) ДЦ выступает как схема, показывающая членение общих (генеральных) целей  народнохозяйственного плана или  программы на подцели, последних  — на подцели следующего уровня и т.д.). 

Представление целей  начинается с верхнего уровня, дальше они последовательно разукрупняются. Причем основным правилом разукрупнения  целей является полнота: каждая цель верхнего уровня должна быть представлена в виде подцелей следующего уровня исчерпывающим образом, т.е. так, чтобы  объединение понятий подцелей полностью  определяло понятие исходной цели. На схеме 3.1 представлен фрагмент примерного ДЦ долгосрочного народнохозяйственного  плана. 

Диагностические методы представляют собой хорошо отработанные приемы массового обследования предприятий  и органов управления в целях  усовершенствования форм и методов  их работы. В СССР (а сейчас и в  РФ) имелся целый ряд методик и  инструкций по осуществлению диагностического обследования [например: Экономические  и математические методы. 1969. N 6]. О диагностических методах существуют разные мнения: одни рассматривают их как самостоятельные методы, другие — как методы СА. Однако эти разграничения не имеют особого значения. 

Матричные формы  представления и анализа информации не являются специфическим инструментом СА, однако широко применяются на различных  этапах его в качестве вспомогательного средства. Матрица — не только чрезвычайно  наглядная форма представления  информации, но и форма, раскрывающая внутренние связи между элементами, помогающая выяснить и проанализировать ненаблюдаемые части структуры. Пример использования свойств матрицы  — периодическая система Д.И. Менделеева. ↑ Оглавление   

← Глава 2.3, «Интегральный тип познания» Глава 3.2, «Цикл как фундамент мироздания» → 
 

   Поделиться  
 
 

© Виктор Сафронов, 2006–2011 

Пользовательское  соглашение Морфологический анализ разработан в 1942 г. швейцарским астрономом Ф. Цвикки, который в этот период был привлечен к участию в ранних стадиях ракетных исследований и разработок в американской фирме «Аэроджет инжиниринг корпорейшн». С помощью метода морфологического ящика [24, 29], наиболее разработанного из всех методов морфологического анализа, созданных Ф. Цвикки, ученому удалось за короткое время получить значительное количество оригинальных технических решений в ракетостроении, чем он очень удивил ведущих специалистов и руководителей фирмы. Многие из предложенных решений были впоследствии реализованы. 

В дальнейшем Ф. Цвикки создал еще несколько методов: систематического покрытия ноля поиска; отрицания и  конструирования; экстремальных ситуаций; сопоставления совершенного с дефектным  и метод обобщения. Но все эти  методы могут рассматриваться как  дополнения к морфологическому ящику, наиболее универсальному и перспективному методу, основанному на морфологическом  подходе [24]. 

Сам морфологический  анализ опередил эру системных исследований и стал первым ярким примером системного подхода в области изобретательства. По мнению Ф. Цвикки, предметом метода морфологического ящика является проблема вообще (техническая, научная, социальная и т. д.). Он допускает, что точная формулировка проблемы автоматически  раскрывает наиболее важные параметры, от которых зависит ее решение, и  каждый такой параметр может быть разбит на ряд значений [21, 24]. Причем любое сочетание значений параметра  считается принципиально возможным. Основной принцип такого анализа, в  частности метода морфологического ящика, состоит в систематическом  исследовании всех мыслимых вариантов, вытекающих из закономерностей строения (т. е. морфологии) совершенствуемой системы. 
 

Морфологический метод  исследования был применен к целому ряду систем: по утверждению Ф. Цвикки, более 70 крупных промышленных фирм используют его при решении разнообразных  научно-технических задач. В результате применения своего метода сам Ф. Цвикки создал серию оригинальных изобретений, в том числе баллистические устройства, оригинальные силовые установки, взрывчатые вещества, способ комбинированной фотографии и т. д. 

Сущность анализа  заключается в следующем. В совершенствуемой технической системе выделяют несколько  характерных для нее структурных  или функциональных морфологических  признаков. Каждый признак может  характеризовать, например, какой-то конструктивный узел системы, какую-то ее функцию, какой-то режим работы системы, т. е. параметры  или характеристики системы, от которых  зависит решение проблемы и достижение основной цели. 

По каждому выделенному  морфологическому признаку составляют список его различных конкретных вариантов, альтернатив, технического выражения. Признаки с их альтернативами можно располагать в форме  таблицы, называемой морфологическим  ящиком, что позволяет лучше представить  себе поисковое поле. Перебирая всевозможные сочетания альтернативных вариантов  выделенных признаков, можно выявить  новые варианты решения задачи, которые  при простом переборе могли быть упущены. 

Метод предусматривает  выполнение работ в пять этапов: 

1. Точная формулировка  задачи (проблемы), подлежащей решению. 

Если первоначально  ставится вопрос об одной конкретной системе, метод непосредственно  обобщает изыскание на все возможные  системы с аналогичной структурой и в итоге дает ответ на более  общий вопрос. Например, необходимо изучить морфологический характер всех видов транспортных средств  и предложить новую эффективную  конструкцию устройства для транспортирования  по снегу — снегохода. 

2. Составление списка  всех морфологических признаков,  т. е. всех важных, характеристик,  объекта, его параметров, от которых  зависит решение проблемы и  достижение основной цели. 

Точная формулировка задачи и определение класса изучаемых  систем (устройств) позволяют раскрыть основные признаки или параметры, облегчающие  поиск новых решений. Применительно  к транспортному средству (снегоходу) морфологическими признаками могут  быть: А—двигатель, Б—движитель, В—опора  кабины, Г — управление, Д —  обеспечение заднего хода и т. д. 

3. Раскрытие возможных  вариантов по каждому морфологическому  признаку (характеристике) путем составления  матрицы. 

Каждая из п характеристик (параметров, морфологических признаков) обладает определенным числом ki различных вариантов, независимых свойств, форм конкретного выражения. Например, для снегохода варианты: A1 — двигатель внутреннего сгорания, А2 — газовая турбина, А3—электродвигатель, А4—реактивный двигатель и т. д.; B1 — воздушный винт, Б2 — гусеницы, Б3 — лыжи, Б4— снегомет, Б5 — шнеки и т. д.; B1 — опора кабины на снег, В2 — на двигатель, В3 — на движитель и т. д. Сочетание одного из возможных вариантов морфологического признака с другими от каждого признака дает одно из возможных технических решений. 

Структура технической  системы может быть выражена морфологическими признаками (например, в приведенном  выше примере—формулой АБВГД...), но сочетание  их конкретных вариантов (например, А1 Б2 B1 Г3 Д2) —лишь одно конкретное из множества технических решений, вытекающих из закономерностей строения системы. 

Совокупность всех возможных вариантов, каждого из перечисленных морфологических  признаков, выраженная в виде матрицы, дает возможность определить полное число решений в этом случае 
 
 

Если в приведенном  выше примере ограничиться только названными морфологическими признаками, то число  возможных вариантов решений  будет определяться следующим образом: 

N=4X5X3X...X... 

Если построить  n-мерное пространство (где п— количество морфологических признаков) и на каждой из осей, принадлежащей одному из признаков, отложить все возможные его варианты, то получим «морфологический ящик» (название удачное для трехмерного пространства, т. е. для трех признаков). В каждой точке его, характеризуемой п конкретными координатами, находится одно возможное техническое решение. 

Очень важно, чтобы  вплоть до данного момента не ставился вопрос о практической осуществимости и ценности того или иного варианта решения. Такая преждевременная  оценка всегда наносит ущерб беспристрастному применению морфологического метода. Однако сразу после получения  всех возможных решений можно  сопоставить их с любой системой принятых критериев. 

4. Определение функциональной  ценности всех полученных вариантов  решений. 

Это наиболее ответственный  этап метода. Чтобы не запутаться в  огромном числе решений и деталей, оценка их характеристик должна проводиться  на универсальной и, по возможности, простой основе, хотя это не всегда легкая задача. 

Должны быть рассмотрены  все N вариантов решений, вытекающих из структуры морфологической таблицы, и проведено их сравнение по одному или нескольким наиболее важным для данной технической системы показателям. 

5. Выбор наиболее  рациональных конкретных решений. 

Нахождение оптимального варианта может осуществляться по лучшему  значению наиболее важного показателя технической системы. 

Морфологический анализ создает основу для системного мышления в категориях основных структурных  признаков, принципов и параметров, что и обеспечивает высокую эффективность  его применения. Он является упорядоченным  способом исследования, позволяющим  добиться систематического обзора всех возможных решений данной крупномасштабной проблемы. 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. Трудность применения морфологического анализа заключается  в том, что до сих пор не существует какого-либо действительно практического  и универсального метода оценки эффективности  того или иного варианта решения. Если бы он был найден, то можно было, исходя только из теоретических соображений, выбирать оптимальную комбинацию элементов для каждого проектируемого устройства [29]. Таким образом, процесс изобретения был бы заменен непосредственным анализом альтернативных вариантов, что по силам и ЭВМ. Чаще всего, конечно, оказывается, что рабочие характеристики устройства, в основу построения которого положена неизвестная ранее комбинация элементов, являются более или менее неопределенными.