Морфологический анализ (ТРИЗ)

Морфологический анализ - пример системного подхода в области изобретательства. Метод разработан известным швейцарским астрономом Ф. Цвикки . Благодаря этому методу ему удалось за короткое время получить значительное количество оригинальных технических решений в ракетостроении .

Для проведения морфологического анализа необходима точная формулировка проблемы, причем независимо от того, что в исходной задаче речь идет только об одной конкретной системе, обобщаются изыскания на все возможные системы с аналогичной структурой и в итоге дается ответ на более общий вопрос.

Пример

Например, необходимо изучить морфологический характер всех видов транспортных средств и предложить новую эффективную конструкцию устройства для транспортирования по снегу - снегохода .

Точное определение класса изучаемых систем (устройств) позволяет раскрыть основные характеристики или параметры, облегчающие поиск новых решений. Применительно к транспортному средству (снегоходу) морфологическими признаками могут быть функциональные узлы снегохода: А - двигатель, Б - движитель, В - опора кабины, Г - управление, Д - обеспечение заднего хода и т. п.

Каждая характеристика (параметр) обладает определённым числом различных независимых свойств. Так, двигатели: А 1 - внутреннего сгорания, А 2 - газовая турбина, А 3 - электродвигатель, А 4 - реактивный двигатель т.д.;
движители: Б 1 - воздушный винт, Б 2 - гусеницы, Б 3 - лыжи, Б 4 - снегомёт, Б 5 - шнеки и т. д. ;
опора кабины: В 1 - опора кабины на снег, В 2 - на двигатель, В 3 - на движитель и т. д. ;

По заданной проблеме в матричном выражении (морфологическом ящике ) фиксируются наиболее существенные параметры.
Например, для снегохода матрица будет иметь вид:

(А 1 А 2 А 3 А 4)

(Б 1 Б 2 Б 3 Б 4 Б 5)

(В 1 В 2 В 3)

Возможные сочетания: А 1 , Б 3 , В 2 , или А 1 , Б 2 , В 3 , или А 2 , Б 1 , В 2 и т. д.

Морфологический ящик

См. также

Ссылки

• Морфологический анализ, как способ решения бизнес-задач

• F. Zwicky, Discovery Invention, Research Through the Morphological Approach. McMillan, 1969.

• J.C. Jones, Design Methods. Wiley, 1981.

• R.U. Ayres, Technological Forecasting and Long-Time Planning. McGraw-Hill, 1969.

• Mark Sh. Levin, Composite Systems Decisions, Springer, 2006.

• Mark Sh. Levin, Combinatorial Engineering of Decomposable Systems, Kluwer, 1998.

• Курс о проектировании систем М.Ш. Левина, включая морфологический анализ и его расширение в виде иерархического морфологического многокритериального проектирования

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Морфологический анализ (ТРИЗ)" в других словарях:

Куб Цвикки позволяет представить различные комбинации возможных реализаций параметров объекта, например цвета, формы и текстуры. У этого термина существуют и другие значения, см. Морфологический анализ. Морфологический анали … Википедия

ТРИЗ педагогика педагогическая система, целью которой является воспитание творческой личности. Методологической основой для ТРИЗ педагогики является фантастический рассказ Г.С. Альтшуллера.Третье тысячелетие, в котором он описывает… … Википедия

ТРИЗ теория решения изобретательских задач, основанная Генрихом Сауловичем Альтшуллером и его коллегами в 1946 году, и впервые опубликованная в 1956 году это технология творчества, основанная на идее о том, что «изобретательское творчество… … Википедия

ТРИЗ теория решения изобретательских задач, основанная Генрихом Сауловичем Альтшуллером и его коллегами в 1946 году, и впервые опубликованная в 1956 году это технология творчества, основанная на идее о том, что «изобретательское творчество… … Википедия

Эта статья или раздел нуждается в переработке. Пожалуйста, улучшите статью в соответствии с правилами написания статей … Википедия

Мозговой штурм популярная техника креативности. Методики креативности (методики творчества) методы и техники, способствующие творческому процессу генерации оригинальных идей, нахождения новых подходов к решению известных проблем и… … Википедия

Роберт Людвигович Бартини Роберто Орос ди Бартини … Википедия

- (псевд. Генриха Сауловича Альтшуллера) (р. 1926) Рус. сов. прозаик и инженер изобретатель, один из ведущих авторов сов. НФ 1960 х гг. Род. в Ташкенте (ныне Узбекистан), окончил Азерб. индустриальный ин т, работал в закрытом НИИ. Вскоре после… … Большая биографическая энциклопедия

2. Лесорубы пилят бревна на метровые куски. Отпиливание одного такого куска занимает одну минуту. За сколько минут они распилят бревно длиной 5м?

3. В юношеской библиотеке полмиллиона книг и 50 тыс. читателей. Для библиотеки построено новое здание. Как переехать с наименьшими затратами?

Многим изобретателям приходила на ум заманчивая идея: а нельзя ли получить для каждой задачи список всех возможных вариантов решения? Ведь имея такой перечень, не рискуешь что-либо упустить.

В 1942 г. швейцарский астроном Ф. Цвикки предложил метод поиска решений технических задач, названный им морфологическим (типологическим) анализом (морфологический - касающийся внешнего вида или строения, т.е. формы). С помощью этого метода за короткое время ему удалось получить значительное количество оригинальных технических решений в ракетостроении, чем он очень удивил ведущих специалистов и руководителей своей фирмы.

Суть метода - выявление нескольких морфологических (типовых, видовых, отличительных) признаков (параметров), значимых для решаемой задачи, и составление всех возможных сочетаний этих признаков.

Признаки можно расположить в форме таблицы, называемой морфологическим ящиком (матрицей) . Это позволяет лучше представить себе поисковое поле решения задачи.

В результате направленного и системного анализа генерируется новая информация, которая при простом переборе вариантов ускользает от внимания.

Этапы решения задачи с помощью морфологического анализа ее параметров.

1. Выделяем все значимые для каждого из вариантов решения задачи параметры.

2. Определяем шкалу значимости для каждого параметра (фактора).

3. Экспертно оцениваем в баллах значимость каждого фактора в пределах выбранной шкалы.

4. Складываем экспертные оценки по всем параметрам и по сумме баллов определяем, какой из вариантов предпочтительнее.

Пример. Решение задачи выбора профессии (или специальности) после окончания школы методом морфологического анализа. Допустим, ученика интересуют три профессии: 1) инженер-авиаконструктор, 2) наладчик ЭВМ, 3) водитель грузовика на междугородных рейсах. Эти номера вариантов профессий запишем в морфологическую матрицу (см. с. 40). В каждой профессии есть свои достоинства и недостатки. Какую из них выбрать?

Для решения задачи выберем наиболее значимые (для данного ученика) параметры и запишем их в морфологическую матрицу. Мы выбрали пять параметров, но их число может быть намного больше.

Во второй колонке запишем шкалу значимости (балл), по которой будем оценивать параметры. Необходимо отметить, что каждый из приведенных в примере параметров имеет разную значимость для разных людей. Поэтому при самостоятельном заполнении таблицы значения параметров будут различными.

В нашем примере наиболее значимый параметр - величина зарплаты, на втором месте - престижность и на третьем - возможность заниматься творческой работой. Остальные параметры оцениваются по более низким шкалам.

В пределах выбранных шкал экспертно оцениваем все три профессии. В результате сложения суммы экспертных оценок по всем параметрам определяем, что наиболее предпочтительной является профессия инженера-авиаконструктора.

Применение. Морфологический анализ можно использовать для составления списка всех возможных вариантов решения задачи, для сравнения или выбора одного из многих возможных решений технических, организационных и прочих задач.

Недостаток метода - обилие вариантов, из которых трудно выбрать наилучший. Кроме этого, морфологический анализ не позволяет определить, все ли возможные варианты рассмотрены.

Морфологический (типологический) анализ, морфологические (типовые) признаки (параметры), морфологический ящик (матрица), экспертные оценки.

Практическая работа.

С помощью морфологического анализа составьте таблицу значимых параметров для:

• выбора подходящей профессии из 3-4 наиболее привлекательных;
• изготовления какого-либо изделия (табурет, галстук).

Метод морфологического анализа предполагает специальную систематическую и планомерную работу с морфотаблицами и морфологическим ящиком. В отличие от большинства приемов ТРИЗ, эти игры и упражнения не получится проводить от случая к случаю, безсистемно. Но затраченные усилия вполне оправдывают себя. У ребенка развивается творческое воображение, формируется представление о мире как о бесконечном сочетании различных элементов, которыми можно управлять, метод способствует преодолению инерционности мышления и активизации творческих процессов. Морфологический анализ – это метод систематизации перебора вариантов всех теоретически возможных решений, основанный на анализе структуры объекта.

Метод морфологического анализа в его современном виде появился в 30-х годах прошлого века. Автором метода является Фриц Цвикки, швейцарский астроном, который использовал данный подход в ракетостроении. Благодаря методу морфологического анализа он смог не только за короткое время получить большое количество оригинальных технических решений, но и предсказать существование нейтронных звезд, а так же предположить существование «адских звезд», описание которых крайне схожи с открытыми сорок лет спустя черными дырами.

Но корни метода морфологического анализа уходят в глубокую древность. Монах и логик Раймонд Луллий (1235-1315 гг.) в своем труде «Великое искусство» писал о том, что путем систематической комбинации очень малого числа принципов имеется возможность разрешить все проблемы философии и метафизики. Девять принципов Р. Луллия воплотились в приборах, где блоки одних окружностей вращались вокруг других. В результате перемещения окружностей относительно друг друга можно было получать различные высказывания и суждения. В современной ТРИЗ-педагогике используются упрощенные и модернизированные « ».

У Луллия были свои последователи и почитатели. Среди них – Джордано Бруно, отмечавший, что человеческое знание согласовано с природой и понятия ума соответствуют иерархии вещей и Г.Лейбниц, написавший труд «О сочетательном искусстве».

Морфологический анализ основан на построении таблицы, в которой перечисляются все основные элементы, составляющие объект и указывается по возможности большее количество известных вариантов реализации этих элементов. Комбинируя варианты реализации элементов объекта, можно получить самые неожиданные новые решения, в поле зрения могут попасть варианты, которые ранее не рассматривались.

Последовательность действий при морфологическом анализе:

1. Точно сформулировать проблему.

2. Определить важнейшие элементы.

3. Определить варианты исполнения элементов.

4. Занести их в таблицу.

5. Оценить все имеющиеся в таблице варианты.

6. Выбрать оптимальный вариант.

Морфологическую таблицу можно представить в виде двух осей координат – по вертикали и по горизонтали:

Для примера возьмем ставшую популярной многофункциональную мебель. Данный пример – один из самых простейших. Мы не будем сейчас рассматривать материалы, форму, функциональность и др. Овладев самим принципом морфологического анализа, вы без труда сделаете это сами при необходимости. Несомненно, вы узнаете прием , но Морфологическая таблица дает значительно больше вариантов для творчества, нежели перебор и объединение случайно выбранных объектов мебели.

Усложненный вариант, но и более творческий, интересный — по вертикали и по горизонтали раскладываются части (подсистемы) объектов и комбинируются между собой.

Основная цель многофункциональной мебели – экономия жилого или офисного пространства.

Основные элементы, которые мы разделим на 2 категории: для хранения одежды и вещей – шкаф, полки, тумбочка; и для отдыха и удобства – кровать, стул, стол.

Объединяя объекты по горизонтали и по вертикали мы получаем:

А1 – шкаф-кровать, А2 – шкаф-стул, А3 – шкаф-стол

Б1 – полки-кровать, Б2 – полки-стул, Б3 – полки-стол

В1 – тумбочка-кровать, В2 – тумбочка-стул, В3 – тумбочка-стол.

Мы так же можем добавить третью ось – например, материалы: дерево, пластик, ткань. Тогда получится Морфологический ящик, а количество возможных вариантов возрастет втрое.

Vladimir Kush. Matrix of Love

Метод многомерных матриц или метод «морфологического ящика»

Этимология

Морфология (от гр. morphe — форма и logos — учение) -наука изучающая формы и строение неодушевленных и живых объектов (кристаллов, слов, артефактов, организмов) без рассмотрения их функционирования.

1. Автор

Фриц Цвикки (14 февраля 1898, Варна, Болгария -8 февраля 1974, Пасадена, США) - американский астроном швейцарского происхождения. Фю Цвикки работал в Швейцарском федеральном политехническом университете, расположенном в Цюрихе. В 1925 году он эмигрировал в Соединенные Штаты, где он продолжил свои исследования в Калифорнийском технологическом институте.

2. История

В 30-е годы Ф. Цвикки впервые применил морфологический подход к решению астрофизических проблем и предсказал благодаря этому существование нейтронных звезд.

Для решения технических задач морфологический анализ впервые был использован в 1942 г., когда Ф. Цвикки начал разрабатывать ракетные двигатели в фирме «Аэроджемн инжиниринг корпорейшн». Именно в это время данный подход получил наиболее полное обоснование и практическое применение.

В 1940-х и 50-х годах двадцатого столетия Цвикки впервые применил морфологический подход к решению астрофизических проблем и разработке реактивных ракетных двигателей. Фриц Цвикки (1967, 1969) разработал обобщенную форму морфологического анализа (МА), которая представляет собой метод систематического структурирования и исследования возможных взаимосвязей внутри сложных объектов. Этот метод может быть распространен практически на любую проблемную область, которая может быть подвержена структурированию. В 1969 году он издал книгу, посвященную разработке морфологического анализа, в которой отмечал, что многие свои открытия, он совершил, используя этот метод. Позднее подробное исследование морфологического моделирования было осуществлено Т. Ричи (1998, 2002, 2006, 2011).

Zwicky F. The morphological method of analysis and construction, Сourant, Anniversary Volume, 1948.
Zwicky, Fritz (1969), Discovery, Invention, Research — Through the Morphological Approach, Toronto: The Macmillian Company.
Ritchey, T. (1998). General Morphological Analysis: A general method for non-quantified modeling.
Ritchey, T. (2011) Wicked Problems/Social Messes: Decision support Modelling with Morphological Analysis. Berlin: Springer.

3. Описание метода

Морфологический анализ (MA) или общий морфологический анализ (GMA) — это метод творческого решения многомерных, сложных проблем путем их системного структурирования и изучения пространства всех возможных решений, а также эффективный инструмент создания креативных идей и разработки новых продуктов, технологий и услуг.

Морфологический анализ относится к хорошо структурированным эвристическим методам, является расширением метода Списка атрибутов и имеет общие черты с техникой Принудительных отношений.

Метод основывается на анализе атрибутов и параметров системы, генерировании альтернативных вариантов их представления, а также создании и выборе их новых комбинаций.

4. Сущность метода

Сущность морфологического анализа заключается в нахождении всех возможных вариантов реализации объекта или решения поставленной проблемы путём построения многомерных матриц и комбинирования их элементов.

Данный метод основан на построении матрицы, в которой по вертикальной оси перечисляются все основные параметры объекта, а по горизонтальной — указывается возможно большее число вариантов их реализации. Комбинирование полученных вариантов элементов объекта ведет к генерированию творческих идей и решений.

Цель метода: Расширить область поиска новых идей, путем систематического создания и исследования как можно большего числа комбинаций признаков объекта и альтернативных решений проблемы.

Механизм: Составление наиболее полного списка возможных вариантов представления параметров системы, создание и выбор их оптимальных комбинаций.

5. Основные функции

1. Морфологический анализ используется для анализа и решения сложных, практических проблем и нахождения наилучших решений среди самых разнообразных возможностей.

2. Данный метод наиболее эффективен при решении прикладных проблем и конструкторских разработок, проектировании новых продуктов, товаров и услуг.

6. Методологические и теоретические основания

1. Общий морфологический анализ (GMA) – представляет собой методологический подход, обобщенное отношение к реальности, особый способ видения и стиль мышления.

«Морфологический анализ — это просто упорядоченный способ видения вещей» (Фриц Цвикки).

Морфологический анализ создает основу для системного мышления, направленного на выявление ключевых структурных параметров и всего разнообразия вариантов их представленности, а также выбора их наиболее полезных комбинаций или узоров признаков.

2. Морфологический анализ основывается на концепции универсальной связи между всеми объектами, событиями и сферами реальности. «… в конечной и истинной картине мира все связано со всем, и ничто не может быть отброшено априори как несущественное» (Фриц Цвикки).

3. Морфологический анализ основан на комбинаторной природе творчества , которая была раскрыта и сформулирована в ряде концепций. В комбинаторных теориях творчество понимается как: Создание новых комбинаций элементов, взятых из отдаленных областей и выбор наиболее полезных из них (А. Пуанкаре, 1913) , «биссоциативные матрицы »представляющие собой смешение элементов, взятых из двух ранее несвязанных матриц мысли, в новую матрицу смысла (A. Костлер, 1964), реорганизация существующего опыта и создание на его основе новых комбинаций (А. Матейко, 1970), способность представлять комбинации двух или более концепций и образов (А. Ротенберг, 1980), комбинирование двух или более концепций внутри смыслового пространства с целью создания новой концепции (М. А. Боден, 1990), концептуальное сочетание и концептуальное смешение G. Fauconnier и M. Turner (2002), концептуальное комбинирование альтернативных структур знаний (G.M. Scott, D.C. Lonergan, M.D. Mumford, 2005).

7. Основные принципы

1. Единство анализа и синтеза

Морфологический анализ основан на универсальном методе анализа и синтеза, в котором противоположные компоненты взаимопроникают и дополняет друг друга (Т. Ричи). Принцип единства анализа и синтеза действует во всех сферах жизнедеятельности человека.

метод многомерных матриц базируется на принципе анализа и создания и новых связей и отношений

1. Анализ –декомпозиция.

Разложение на компоненты. В проблеме выделяются ключевые параметры и их возможные альтернативы.

2. Синтез –композиция.

Установление принудительных отношений. Реализация этого принципа ведет к созданию множества комбинаций альтернатив представления различных параметров.

2. Структурно-параметрический принцип. Реализация данного принципа позволяет представить каждый объект как систему взаимосвязанных структурных компонентов, существенных параметров, а также актуальных и потенциальных связей между ними. Этот метод связан с раскрытием и моделированием структурных отношений между различными аспектами объекта или проблемы. Это инструмент для выявления и исследования наборов возможных комбинаций, конфигураций и отношений между элементами.

3. Принцип комбинирования — основан на совокупности двух принципов: сочетания и совместимости, первый из которых позволяет сводить вместе несколько различных элементов, а второй определяет возможность создания их оптимальных паттернов и идеальных узоров.

Морфологический анализ основан на комбинировании выделенных элементов или их признаков в процессе поиска решения проблем. Данный метод помогает создавать и выбирать новые полезные или потенциальные комбинации атрибутов, которые могут представлять собой будущие новые продукты и услуги.

4. Принцип упорядочивания и систематического перебора вариантов.

Целью морфологического анализа является упорядочение процесса выдвижения и рассмотрения различных вариантов решения данной проблемы.

Упорядочивание способа исследования структуры и параметров объекта и систематизация перебора вариантов их представления позволяет расширить поле всех возможных решений и найти новые, неожиданные варианты, которые ранее не рассматривались. Систематическое исследование всех мыслимых комбинаций и альтернатив, порождает новую ценную информацию о способах совершенствования объектов и эффективном решении поставленных проблем.

Морфологическая матрица

Новые творческие идеи возникают в процессе комбинирования известных элементов, а применение морфологических матриц позволяет генерировать новизну целенаправленно и системно.

Морфологический анализ основан на построении матрицы, в которой определяются ключевые параметры объекта, указывается возможно большее число известных вариантов реализации этих параметров и определяются все возможные сочетания параметров по одному из каждого столбца.

Комбинирование выделенных вариантов реализации или представления элементов, ведет к нахождению самых неожиданных и сильных решений.

8. Процедура и этапы

В наиболее общем виде морфологический анализ представлен тремя основными этапами:

1. Создание матрицы и пространства решений.

2. Определение возможных конфигураций и ограничений согласованности.

3. Оценка и выбор наиболее продуктивных идей и решений.

Важной процедурой в процессе анализа-анализа является сокращение общей совокупности возможных комбинаций до меньшего набора внутренне согласованных конфигураций, представляющих «пространство решений». Том Ричи (Tom Ritchey, 1998) назвал этот процесс «оценкой взаимной согласованности» (CCA).

Метод создания и совершенствования нового объекта включает следующие шаги:

1. Выбирается объект или продукт.

2. Составляется список основных параметров или частей объекта,

совокупность которых обеспечивает его функционирование и на основе анализа и оценки выбираются самые значимые из них.

3. Для каждого параметра или части перечисляются их возможные варианты исполнения или представления.

4. Выбираются оптимальные сочетания и комбинации возможных реализаций всех параметров или частей объекта.

5. На основе лучшей комбинации формируется творческая идея нового объекта.

Процедура решения проблем с помощью морфологического анализа.

Определяются все возможные элементы, от которых может зависеть решение проблемы, перечисляются возможные значения этих элементов, а затем генерируются альтернативные решения путем перебора всех возможных сочетаний этих значений.

1. Дать короткую и точную формулировку решаемой проблемы.

2. Выявить наиболее важные характеристики и параметры решения проблемы и разместить их в вертикальной колонке матрицы.

3. Раскрыть и внести в горизонтальные ячейки возможные варианты реализации каждого параметра и наиболее продуктивные альтернативы. Наибольшую ценность представляют новые и даже фантастические варианты решений.

Совокупность всех внесенных вариантов и составляет содержание морфологической матрицы, в которой возможны и пустые клетки.

4. Найти как можно больше комбинаций альтернативных вариантов решений и определить их функциональную ценность с точки зрения эффективности, новизны и осуществимости.

5.Выбрать и реализовать наиболее продуктивные, желательные и выполнимые решения проблемы.

9. Достоинства

1. Это хорошо структурированный метод, позволяющий существенно расширить область поиска решения и ввести в поле зрения варианты, которые при обычном рассмотрении проблемы могут быть упущены.

2. Применение морфологического анализа позволяет глубже понять сущность и структуру исследуемой проблемы или объекта.

3. Метод носит системный и целенаправленный характер, что позволяет упорядочивать имеющуюся информацию и генерировать новые творческие идеи решения проблем.

4. Морфологический анализ позволяет развивать уже имеющиеся идеи и совершенствовать объекты, а также генерировать новизну и создавать новые технологии, объекты и услуги.

5. Принцип морфологического анализа легко реализуется с помощью компьютерных средств и может быть использован в вычислительном творчестве (computational creativity), моделях искусственного интеллекта, струкутрно-параметрического синтеза, параметрической архитектуры и дизайна.

10. Недостатки и ограничения

1. Механический подход к анализу объекта ведет к генерированию большого количества вариантов, многие из которых оказываются лишены практического смысла.

2. При выборе ключевых параметров объекта могут быть упущены значимые факторы, что может существенно понижать эффективность полученных решений.

3. Пространство решений задач определяется границами построенной матрицы, а процесс создания нового происходит внутри морфологического ящика.

4. Современные проблемы реального мира крайне динамичны, неопределенны и неоднозначны, а их сценарии развития часто непредсказуемы и лежат за пределами заданных границ морфологического пространства.

5. Успех метода напрямую зависит от субъективных процессов оценки и выбора, а отсутствие критериев отбора полезных комбинаций и вариантов решений делает возможным утраты полезных и значимых альтернатив.

6. Морфологический анализ увеличивает вероятность получения интересного решения, но не гарантирует его.

7. Комбинирование как инструмент генерации новизны, является только одним из целого спектра механизмов творческой деятельности. В связи с этим, в этом методе конвергентного мышление преобладает над дивергентным, а рациональный анализ над интуитивным решением проблем и преобразующим воображением.